CAIO BORGES DA SILVA SOUZA

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS

CAIO BORGES DA SILVA SOUZA

DFMA APLICADO EM PROJETOS DE MELHORIA DE

ELETRODOMÉSTICOS

SÃO CARLOS, SP

2017

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUCÃO

DFMA APLICADO EM PROJETOS DE MELHORIA DE

ELETRODOMÉSTICOS

Trabalho de Conclusão de Curso

apresentado à Escola de Engenharia de

São Carlos da Universidade de São Paulo

para a obtenção do título de Bacharel em

Engenharia de Produção Mecânica.

Discente: Caio Borges da Silva Souza

Orientadora: Profª. Drª. Janaina M H Costa

SÃO CARLOS, SP

2017

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AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, que sempre prezaram pela minha educação e me ensinaram a

importância da dedicação.

À professora Janaina, pelo excepcional papel realizado como orientadora,

pelas dicas e por me motivar a seguir a carreira em desenvolvimento de produtos.

À minha empresa e, em especial, ao Rodrigo Silva, pelo grande suporte com as

informações apresentadas e a identificação de oportunidades.

À minha namorada e amigos por suas dicas de ouro, companheirismo, risadas

e apoio ao longo de toda a graduação.

A todos os meus professores desde o fundamental, com os quais tive a honra

de aprender e que tanto se dedicaram para que eu vivesse esse momento.

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RESUMO

O sucesso de um produto no mercado é determinado pela sua capacidade de

atender aos requisitos do cliente, entretanto, é fundamental considerar também os

interesses e requisitos da própria empresa e investidores para a sobrevivência e

sucesso da companhia. Considerando a atual situação econômica nacional, a

consequente contenção de gastos dos consumidores e a entrada de novas marcas no

mercado de eletroeletrônicos, o fator preço tem-se demonstrado um grande ganhador

de pedidos. Assim, na busca por reduzir os preços sem prejuízo à margem de lucro,

busca-se a redução de custos e desperdícios na cadeia de valor, os quais estão

diretamente relacionados à complexidade do produto. Neste sentido, um modo

eficiente de eliminar gastos é a simplificação do produto em seu processo de

desenvolvimento. Uma prática que merece destaque para alcance dessas melhorias é

o Design for Manufacturing and Assembly, DFMA, que visa principalmente à redução

de tempos e custos de fabricação e montagem, mas que, indiretamente, pode

beneficiar a segurança, ergonomia, qualidade e logística entre outros. Este trabalho

objetiva, por meio de um estudo de caso, a identificação e avaliação das aplicações do

DFMA em uma empresa produtora de eletroeletrônicos complexos e sua aplicação em

projetos de melhoria. São apresentadas 3 propostas de melhoria com economia

estimada de mais de 1,3 milhões de reais ao ano, além da economia em tempo de

operação de aproximadamente 1850 horas ao ano, o equivalente a 308 turnos de

produção. Ao final, é discutida a inserção dessa técnica na cultura da companhia.

Palavras-chave: desenvolvimento de produto, eletrodomésticos, redução de custo,

design, DFMA, DFA, DFM, DFX.

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1: MINIMIZAÇÃO DO NÚMERO DE COMPONENTES EM SUPORTE DE CILINDRO. ......................................... 13

FIGURA 2: PARAFUSOS PADRONIZADOS. ....................................................................................................... 14

FIGURA 3: MINIMIZAÇÃO DO NÚMERO DE FIXADORES PELA UTILIZAÇÃO DE GANCHOS. ......................................... 14

FIGURA 4: EXEMPLOS DE COMPUTADORES DE ARQUITETURA INTEGRAL E MODULAR. ........................................... 15

FIGURA 5: MONTAGEM EMPILHADA UNIDIRECIONAL. ..................................................................................... 16

FIGURA 6: CARACTERÍSTICAS DE FACILITAÇÃO DO ALINHAMENTO. ..................................................................... 17

FIGURA 7: CARACTERÍSTICAS DE AUTOLOCALIZAÇÃO. ...................................................................................... 17

FIGURA 8: FIXAÇÃO DO TIPO SNAP-FIT. ........................................................................................................ 18

FIGURA 9: FIXAÇÃO DO TIPO TAB-IN-SLOT. ................................................................................................... 18

FIGURA 10: EXEMPLO DE ARRANJO PARA POSICIONAMENTO SEM AÇÃO DO OPERADOR. ....................................... 19

FIGURA 11: PEÇAS COM CARACTERÍSTICAS QUE DIFICULTAM A MANIPULAÇÃO. ................................................... 19

FIGURA 12: PEÇAS SIMÉTRICAS QUANTO À POSSIBILIDADE DE MONTAGEM. ........................................................ 20

FIGURA 13: VERTENTES DO DESIGN FOR EXCELLENCE. .................................................................................... 22

FIGURA 14: FLUXO SIMPLIFICADO DE TRABALHO PARA PROJETOS DE ALTERAÇÃO DO PRODUTO. ............................. 33

FIGURA 15: EXEMPLO DO CRITÉRIO DE IDENTIFICAÇÃO E PONTUAÇÃO DOS ESFORÇOS .......................................... 35

FIGURA 16: CURVAS DE DISTRIBUIÇÃO DE TEMPO. INSATISFATÓRIAS (ESQUERDA) E SATISFATÓRIAS (DIREITA) FONTE:

ADAPTADO DE DOCUMENTOS DA EMPRESA ESTUDADA ........................................................................... 36

FIGURA 17: EXEMPLOS DE ATIVIDADES NÃO AGREGADORAS DE VALOR (NVAAS) ................................................ 37

FIGURA 18: CONECTORES POSITIVE LOCK SIMPLES (ESQUERDA) E EM BLOCO (DIREITA) ........................................ 42

FIGURA 19: POKA YOKE DE CONECTORES POSITIVE LOCK ................................................................................ 42

FIGURA 20: CRONO-ANÁLISE DO POSTO. CONEXÕES POSITIVE LOCK. ................................................................ 43

FIGURA 21: TEMPOS DE MONTAGEM DE POSITIVE LOCKS EM BLOCO E INDIVIDUAIS DE 2, 3 E 4 PINOS. ................... 44

FIGURA 22: DETALHE DO PRODUTO. TREMPE SIMPLES E TREMPES DUPLAS. ........................................................ 45

FIGURA 23: GRAMPO S (ESQUERDA), GRAMPO W (CENTRO) E GRAMPO BORBOLETA (DIREITA). ............................ 47

FIGURA 24: DETALHE DA VÁLVULA DE GÁS E DA MICRO-CHAVE (COMPONENTE BRANCO ANEXO) ........................... 49

FIGURA 25: CRONO-ANÁLISE DO POSTO. FIXAÇÃO DA MICRO-CHAVE NA VÁLVULA DE GÁS. ................................... 50

FIGURA 26: PROPOSTA DE ALTERAÇÃO DO ELEMENTO DE FIXAÇÃO DA MICRO-CHAVE. ......................................... 51

FIGURA 27: TEMPOS DE MONTAGEM DA MICRO-CHAVE E PROJEÇÃO PARA O ESTADO FUTURO. ............................. 52

FIGURA 28: PROPOSTA DE ALTERAÇÃO DOS TRILHOS DE PRATELEIRA DO FORNO. ................................................. 54

FIGURA 29: CONEXÕES DO TIPO ROSCADA E ESPIGÃO. REPRESENTAÇÃO EM CORTE. ............................................ 56

FIGURA 30: CRONO-ANÁLISE DO POSTO. TESTE COM ENGATE ROSCADO ............................................................ 57

FIGURA 31: PROPOSTA DE ALTERAÇÃO DO DISPOSITIVO. ESTADO ANTERIOR (ROSCA) E ATUAL (LUVA EXTERNA) ....... 58

FIGURA 32: TEMPOS DA OPERAÇÃO DE TESTE DO SISTEMA GÁS E PROJEÇÃO PARA O ESTADO FUTURO. .................... 59

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LISTA DE TABELAS

TABELA 1: CHECKLIST DE CARACTERÍSTICAS DOS COMPONENTES COM BASE NOS PRINCÍPIOS DO DFMA .................. 39

TABELA 2: COMPARATIVO DE CUSTOS MOD E BOM PARA CONEXÕES POSITIVE LOCK. ........................................ 45

TABELA 3: COMPARATIVO DE VANTAGENS ENTRE TREMPES SIMPLES E DUPLAS. ................................................... 46

TABELA 4: COMPARATIVO DE CUSTOS MOD E BOM PARA A UTILIZAÇÃO DE TREMPES DUPLAS. ............................ 46

TABELA 5: PRÓS E CONTRAS DE GRAMPOS DOS TIPOS S E W PARA O SISTEMA PRODUTIVO. ................................... 47

TABELA 6: PRÓS E CONTRAS DE GRAMPOS TIPO BORBOLETA PARA O SISTEMA PRODUTIVO.................................... 48

TABELA 7: CHECKLIST DO COMPONENTE. MICRO-CHAVE DA VÁLVULA DE GÁS. .................................................... 51

TABELA 8: COMPARATIVO DE CUSTOS MOD E BOM PARA A ALTERAÇÃO DE FIXAÇÃO DA MICRO-CHAVE ................ 53

TABELA 9: CHECKLIST DO COMPONENTE. TRILHOS DE PRATELEIRA DO FORNO. .................................................... 54

TABELA 10: COMPARATIVO DE CUSTOS MOD E BOM PARA A PROPOSTA ALTERAÇÃO DO TRILHO DE PRATELEIRA .... 55

TABELA 11: CHECKLIST DO COMPONENTE. ENGATE DE TESTE DO SISTEMA GÁS. .................................................. 57

TABELA 12: COMPARATIVO DE CUSTOS MOD E BOM PARA A PROPOSTA DE MELHORIA DO DISPOSITIVO DE TESTE... 60

TABELA 13: MATRIZ DE ANÁLISE DE VIABILIDADE DAS PROPOSTAS. ................................................................... 61

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LISTA DE SIGLAS

DFMA – Design for Manufacturing and Assembly

DFM – Design for Manufacturing

DFA – Design for Assembly

DFX – Design for Excellence

BOM – Bill of Materials

MOD – Mão de Obra Direta

PDCA – Plan, Do, Check, Act

PDP – Processo de Desenvolvimento do Produto

EPI – Enhance in Product/Process Introduction

NPI – New Product/Process Introduction

WCM – World Class Manufacturing

WO – Workplace Organization

VAA – Value Adding Activity

SVAA – Semi Value Adding Activity

NVAA – Non Value Adding Activity

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .................................................................................. 9

1.1 CONTEXTO .................................................................................................................................. 9

1.2 OBJETIVO ................................................................................................................................. 10

2 REVISÃO DA LITERATURA ............................................................... 11

2.1 DFMA .................................................................................................................................... 11

2.1.1 Definição ........................................................................................................................... 11

2.1.2 Aplicação ........................................................................................................................... 11

2.1.3 Princípios do DFMA ........................................................................................................... 12

2.1.4 Vantagens e desvantagens ................................................................................................ 20

2.1.5 DFX.................................................................................................................................... 21

2.2 CONSIDERAÇÕES SOBRE A FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA......................................................................... 26

3 METODOLOGIA .............................................................................. 27

3.1 POSICIONAMENTO METODOLÓGICO ................................................................................................ 27

3.2 CONTEXTO DA EMPRESA .............................................................................................................. 28

3.3 ETAPAS .................................................................................................................................... 29

3.4 PROCESSOS E FERRAMENTAS ......................................................................................................... 32

3.4.1 Identificação de oportunidades e priorização .................................................................... 33

3.4.2 Estudo dos postos de trabalho ........................................................................................... 35

3.4.3 Estudo do componente e proposição de melhorias ............................................................ 37

4 RESULTADOS ................................................................................. 40

4.1 EVIDÊNCIAS DA APLICAÇÃO DO DFMA ............................................................................................ 40

4.1.1 Projetos de modificação instalados ................................................................................... 41

4.2 PROPOSTAS DE MELHORIA ADVINDAS DA APLICAÇÃO DO DFMA ............................................................ 49

4.2.1 Proposição de melhorias .................................................................................................... 49

4.2.2 Considerações sobre os resultados .................................................................................... 60

5 CONCLUSÃO .................................................................................. 63

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................... 65

9

1 INTRODUÇÃO

1.1 Contexto

Em 2016 o mercado de eletrodomésticos enfrentou grande queda de

faturamento, evento não ocorrido há ao menos 5 anos (O ESTADO DE S. PAULO,

2016). Sem perspectiva ou previsão de reestruturação econômica do país, a

expectativa é de que os efeitos negativos à venda desses itens se mantenham,

colocando em risco o faturamento das empresas do setor. Fatores político-econômicos

somados às pressões do mercado geraram uma grande competição pelo ganho de

markert share.

Em um efeito cíclico que se intensifica, a concorrência entre marcas com alto

grau de maturidade, o avanço tecnológico, o aumento da exigência do consumidor e a

rápida obsolescência dos produtos têm forçado o aumento de produtividade e

efetividade das companhias.

A necessidade de adaptação ao novo mercado levou as empresas a

ponderarem entre os interesses comerciais e industriais (SOUZA; BOTELHO, 2011). A

pressão por manter a produção em massa, bem como suas vantagens operacionais e

financeiras, passou a se contrapor com os interesses específicos dos clientes e a

tendência de personalização (FUJITA, 2002) com o aumento de sua exigência devido

à alta oferta. Assim, empresas modernas passaram a adotar estratégias que

maximizassem seus lucros por meio da redução de custos e incrementassem a

agilidade do oferecimento de novas funcionalidades ao consumidor sem prejuízo à

qualidade e confiabilidade, as quais não são mais um diferencial, mas um critério

básico.

Uma estratégia que merece destaque é a adoção do Design for Manufacturing

and Assembly, DFMA, reforçando a ideia de que decisões críticas devem ser tomadas

logo no início da vida do produto, em seu desenvolvimento, fase na qual decisões

corretas evitam ajustes e retrabalhos. Seus princípios fornecem robustez ao sistema,

permitindo maior domínio dos processos de engenharia e resultando em alta

responsividade com gastos reduzidos. Isso significa aumento de escala produtiva,

redução do prazo de disponibilização ao mercado, melhor atendimento a variações no

mix de produção e demanda do mercado e redução de gastos desde a fase de design

(DORAN et al., 2007) (BOOTHROYD; DEWHURST; KNIGHT, 1994).

10

Com o aumento de complexidade dos produtos e processos, esta filosofia

tomou grande visibilidade. Produtos mecatrônicos, como os eletrodomésticos tratados

nesse trabalho, passaram a dominar o mercado e essa tendência deve permanecer

pelo surgimento do conceito de internet das coisas. Estes produtos são dotados de

tecnologias complementares, acumulando funções mecânicas e eletrônicas, e

demandam diversas disciplinas, soluções, componentes, fornecedores e alto grau

coordenação para sua concepção, fazendo necessário para as empresas princípios

que as guiem.

1.2 Objetivo

Este trabalho é dividido em dois momentos com objetivos distintos, porém

complementares. Cada momento é guiado por uma grande questão, as quais se

aplicam a uma empresa real escolhida como caso de estudo.

O primeiro tem por objetivo explorar os efeitos da aplicação de princípios do

DFMA na manufatura e montagem, contrastando-os com as vantagens e

desvantagens descritas na literatura. Guiado pela questão “como o DFMA vem sendo

aplicado para geração de melhorias na produção?”, espera-se obter as seguintes

informações:

Indicativos de uso dos conceitos do DFMA no produto e suas motivações;

Relação positiva ou negativa do DFMA sobre a manufatura e montagem e

demais aspectos como segurança, ergonomia e qualidade;

Motivos para as modificações e resultados, principalmente em caso conflitante;

Melhorias quantitativas e qualitativas geradas pela aplicação do DFMA.

No segundo momento, explora-se a questão “como o DFMA pode ser aplicado

em projetos de melhoria do produto, elevando a eficiência dos processos produtivos?”

com objetivo final de proposição de melhorias aplicando seus princípios. Esta

aplicação visa os seguintes resultados:

Desenvolvimento de um fluxo lógico que guie a identificação de oportunidades

Proposição de melhorias com base nos conceitos de DFMA

Apresentação de método que guie a avaliação de propostas assim obtidas

11

2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 DFMA

2.1.1 Definição

O Design for Manufacturing and Assembly, DFMA, é uma filosofia ou técnica

que busca, principalmente, a redução dos fatores custo e tempo de manufatura e

montagem sem afetar a qualidade ou características funcionais do produto. Importante

notar que seu foco não é, no entanto, promover aumento da qualidade percebida,

embora possa contribuir.

Essa filosofia surgiu da fusão direta entre o Design for Manufacturing, DFM, e o

Design for Assembly, DFA. Seus objetivos são guiar os projetos de desenvolvimento e

melhoria de produtos para a otimização e simplificação dos processos de manufatura

e montagem, respectivamente, através de uma série de princípios e técnicas

(BOOTHROYD; DEWHURST; KNIGHT, 1994).

O DFM e o DFA são dotados dos próprios princípios e podem, naturalmente,

ser aplicados separadamente. Contudo, é comum que ambos sejam aplicados em

conjunto devido à estreita relação entre eles e a similaridade dos princípios. Outra

justificativa importante é evitar o retrabalho, pois, uma proposta alcançada apenas

pelo uso dos princípios do DFM pode ser benéfica para a manufatura, mas altamente

prejudicial à montagem (BOOTHROYD; DEWHURST; KNIGHT, 1994).

Neste trabalho, estende-se produção ou processos produtivos como a soma da

manufatura, ou fabricação de um componente, com a montagem.

2.1.2 Aplicação

É consenso entre Kaminski (2000), Sousa (1998) e Pahl e Beitz (1988) que o

processo de desenvolvimento do produto deve considerar todo o seu ciclo de vida.

Cada um deles divide-o em etapas, variando a quantidade de fases e nomenclaturas,

mas, preservando a ideia global. Uma ponderação entre as diferentes categorizações

das fases do processo de desenvolvimento do produto leva à seguinte estrutura:

Fase 1: Delinear estratégia

Fase 2: Identificar necessidades do mercado: definir requisitos

Fase 3: Projeto conceitual: definir funções

12

Fase 4: Projeto detalhado: definir forma

Fase 5: Planejamento da produção

Fase 6: Produção e venda

Fase 7: Uso e descarte

Para obtenção de melhores resultados, o DFMA deve ser introduzido na fase

de projeto conceitual do desenvolvimento de novos produtos, quando suas funções

são definidas. Isso não impede, porém, que o DFMA seja aplicado a projetos de

melhoria de um produto já implementado.

Quando aplicado ao final do processo de desenvolvimento, o DFMA tem

caráter de critério de aprovação ou reprovação da ideia final, o que gera aumento de

gastos e acarreta em grandes atrasos por retroceder o projeto à fase inicial em caso

de ideias mal sucedidas (BOOTHROYD; DEWHURST; KNIGHT, 1994). Por outro lado,

quando aplicado no início, o DFMA passa a ser um critério de priorização das

alternativas a serem detalhadas, poupando muitos recursos.

Esta priorização é auxiliada pela estrutura de engenharia simultânea ao compor

grupos multidisciplinares com membros especialistas em conhecimentos específicos e

que compartilham experiências. Assim, permite-se a aplicação efetiva de técnicas que

utilizam o bom senso e conhecimentos técnicos como: julgamento de praticabilidade,

análise de disponibilidade tecnológica e a matriz de decisão (SOUSA, 1998).

2.1.3 Princípios do DFMA

O DFMA considera diversos aspectos de cada componente visando

desenvolver produtos simples sem afetar a funcionalidade e o atendimento aos

requisitos do cliente. Tomando como base, principalmente, os indicadores de custo e

tempo de processo, foram elaborados princípios que auxiliam o projeto do produto

para aumento de eficiência do processo produtivo.

Os tópicos abaixo tratam dos princípios desenvolvidos e discutidos por

Boothroyd, Dewhurst e Knight (1994) e Sousa (1998).

I) Reduzir número de componentes

Este princípio primordial traz benefícios tanto para a manufatura quanto para

diversas outras atividades da cadeia de valor, como compras, PCP e logística interna

e externa.

13

Partindo do pressuposto que um determinado componente existe em um

produto por realizar uma função, dizer que o mesmo será eliminado não significa que

será simplesmente retirado do produto, mas combinando com um segundo

componente que incorpore sua função, eliminando operações de montagem.

Na Figura 1 tem-se o exemplo de melhoria de um suporte para cilindro de

oxigênio a partir de mudanças nos componentes para que, globalmente, não gerem

perda de funções. Nota-se grande mudança no componente número 5 para que

absorva as funções do componente 6. Como a remoção da 6ª parte ocasionou

alterações na 5ª de modo a combinar suas funções em um único componente,

entende-se que estas peças foram fundidas em nível funcional e estrutural, mesmo a

nova peça preservando maior semelhança com a antiga 5ª.

Como os demais princípios, sua aplicação pode também trazer malefícios. As

combinações de componentes devem considerar as limitações de manufatura e todos

os processos de montagem subsequentes de modo a não gerar obstrução (SOUSA,

1998).

Figura 1: Minimização do número de componentes em suporte de cilindro.

Disponível em: <machinedesign.com/mechanical/following-dfm-guidelines-working-sheet-metal>

II) Utilizar componentes e processos padronizados

A padronização é também um modo de alcance da redução do número de

componentes, trazendo todas as suas vantagens. Ela também permite a padronização

14

de ferramentas e processos, permitindo que o operador adquira perícia nas atividades

ao aplicar técnicas e movimentos semelhantes para diversos produtos.

Por ser um fator de grande influência para a padronização e

intercambiabilidade, a própria modularização é tida como princípio do DFMA. No

entanto, seus objetivos de diversificação e independência das funcionalidades não são

promotores diretos da simplificação da manufatura, podendo inclusive gerar conflito

com o princípio de redução do número de peças caso o particionamento de módulos

seja excessivo.

O exemplo abaixo na Figura 2 traz a aplicação a um produto cuja montagem

exigia dois modelos de parafuso.

Figura 2: Parafusos padronizados.

Fonte: Boothroyd; Dewhurst; Knight (1994).

Fazendo ainda uma melhoria sobre a situação anterior baseado no primeiro

princípio, de redução de componentes, e também nos princípios de facilitar ajuste e

fixação, tem-se como mostrado na Figura 3.

Figura 3: Minimização do número de fixadores pela utilização de ganchos.

Fonte: Bralla, James G. (1999).

No sentido oposto, a não padronização pode ser também encarada como uma

estratégia de mercado. Exemplos são empresas de produtos eletrônicos, como

celulares e computadores, cujas entradas de conexões de cabos mudam de formato a

cada modelo, forçando o consumidor à troca do produto por completo.

15

III) Modularização

A modularização é uma estratégia com aplicação no desenvolvimento,

produção e gestão eficiente de produtos complexos pela fragmentação destes em

componentes independentes (BERNARDES et al., 2013). Esta gestão não se refere

apenas ao processo de desenvolvimento do produto, mas a todo seu ciclo de vida,

incluindo criação de tecnologia, manufatura – motivo pela qual é tratada como um

princípio –, uso e descarte.

A arquitetura modular é a fragmentação do produto final em módulos,

subsistemas projetados independentemente e que, quando trabalhando em conjunto,

realizam funções globais esperadas. Salhied e Kamrani (2010) defendem que,

idealmente, cada um desses blocos construtivos deve ser projetado para realizar uma

função clara e de modo autônomo, vide Figura 4. Uma vez que os módulos são

criados individualmente, os projetos são mais rápidos e bem delineados, facilitando a

visualização de oportunidades e aplicação DFMA.

Figura 4: Exemplos de computadores de arquitetura integral e modular.

Fonte: Adaptado de Ulrich (1995).

Como um dos pilares da modularização, a intercambiabilidade é que de fato

apoia a redução da variedade de peças ao permitir que componentes padronizados

sejam utilizados em diversos modelos.

Embora com intuito de contribuir, a modularização pode ser prejudicial ao

processo produtivo se mal aplicada. A combinação excessiva e descoordenada de

módulos acarreta no aumento da quantidade de modelos finais e suas viradas de

linha, consequentemente aumentando a complexidade do produto, do planejamento e

controle da produção, dos processos de montagem, das máquinas e equipamentos e o

nível de instrução exigida da mão de obra (WORREN; MOORE; CARDONA, 2002).

16

IV) Realizar montagem empilhada e unidirecional

O princípio dita que as montagens devem ocorrer em uma só direção e,

preferencialmente, a favor da gravidade. Isso faz com que o operador atue em sua

golden zone, permitindo menos movimentação do produto ou componentes, menos

esforço para seu manuseio e maior controle visual da operação

A Figura 5 apresenta um produto explodido e a orientação vertical de

montagem de suas peças, como dita o princípio.

Figura 5: Montagem empilhada unidirecional.


V) Facilitar alinhamento e inserção dos componentes

Para uma montagem rápida e precisa, reduzindo problemas de qualidade e

tempo de operação, deve-se desenvolver peças autolocalizáveis. Uma importante

característica dessas peças é não exigir grande precisão visual ou de movimentos do

operador, permitindo inclusive a realização da tarefa por máquinas.

Alguns modos de se obter esse resultado são o aumento de tolerâncias

geométricas e o uso de entalhes ou chanfros. Paredes anguladas, como as cônicas,

geram uma força normal de reação capaz de autocentralizar os objetos em contato.

As figuras Figura 6 e Figura 7 ilustram, na esquerda, produtos que não aplicam

o princípio e, na direita, melhorias geradas pela aplicação de mecanismos

facilitadores.

17

Figura 6: Características de facilitação do alinhamento.

Disponível em: < quality-manufacturing.org/china-design-for-manufacturing >

Figura 7: Características de autolocalização.


VI) Projetar peças autofixáveis

Para facilitar a montagem e desmontagem, auxiliando tanto a produção quanto

a manutenção, engenharia reversa e descarte, recomendam-se designs autofixadores.

Este princípio viabiliza também a redução do número de componentes e custo

por reduzir ou eliminar o uso de parafusos, porcas, pinos e outros dispositivos de

18

fixação e suas respectivas ferramentas. Sousa (1998) cita algumas propostas de

autofixação:

a. Snap-fit: aplicável a peças flexíveis, geralmente plásticos.

b. Tab-in-slot: aplicável a peças rígidas como madeiras e chapas de metal.

Figura 8: Fixação do tipo Snap-fit.

Disponível em: < efunda.com/designstandards/plastic_design/snaps.cfm >

Figura 9: Fixação do tipo Tab-in-slot.

Disponível em: < thefabricator.com/article/shopmanagement/the-power-of-sheet-metal-design >

VII) Realizar montagem estática

Durante a operação de montagem, as peças devem permanecer estáticas sem

ação do operador, permitindo: menor número de ações, concentração na atividade a

ser realizada, liberdade aos membros do operador, aumento de qualidade e aumento

de segurança.

19

Figura 10: Exemplo de arranjo para posicionamento sem ação do operador.

Disponível em: < slideshare.net/OmerChasib/dfma-design-for-manufacturing-and-assamply >

VIII) Facilitar manipulação de peças

Além do aspecto ergonômico de layout do posto, deve-se focar nas dimensões

e demais características físicas dos componentes e ferramentas visando facilitar a

manipulação. Alguns fatores a se considerar são:

c. Peso: evitar componentes pesados, principalmente se exigirem a manipulação

por duas ou mais mãos.

d. Tamanho: evitar componentes excessivamente pequenos ou grandes.

e. Rigidez e atrito: evitar peças facilmente deformáveis, lisas, escorregadias ou

revestidas por materiais oleosos.

f. Arestas cortantes ou perfurantes: além da dificuldade de manipulação, peças

cortantes geram problemas de segurança.

Figura 11: Peças com características que dificultam a manipulação.


20

g. Simetria: utilizar de (1) peças simétricas, permitindo a montagem de qualquer

modo corretamente, ou (2) evidentemente assimétricas, permitindo fácil

visualização do modo correto ou uso de Poka Yokes.

Figura 12: Peças simétricas quanto à possibilidade de montagem.


h. Formato: evitar peças cujos formatos permitam emaranhamentos, problema

crônico inerente a chicotes e fios.

i. Modo de empacotamento: se não possível o desenvolvimento de peças que

não emaranhem, separá-las de modo a facilitar a pega. Outro modo de

empacotamento é a separação por quantidade ideal a ser utilizada por produto,

evitando que o operador realize excesso de movimentos de pega.

2.1.4 Vantagens e desvantagens

O DFMA somado a modularização demonstram-se fundamentais para a

adaptação das companhias a mercados dinâmicos e as vantagens trazidas por seus

princípios são chaves para não só a sobrevivência das empresas, mas também seu

crescimento (WORREN; MOORE; CARDONA, 2002). Pode-se citar:

a. Facilidade do controle de estoque pela redução da variedade de componentes

(WORREN; MOORE; CARDONA, 2002).

b. Facilidade de logística pela redução do número de fornecedores (WORREN;

MOORE; CARDONA, 2002).

c. Redução do tempo de resposta à demanda pela fabricação, montagem e setup

ágeis e redução de erros, convergindo para o Assembly to Order.

d. Minimização de doenças do trabalho causadas por problemas ergonômicos.

21

e. Maior possibilidade de mecanização da operação pela simplificação das

operações.

f. Promoção da visão holística e mais fácil detecção de problemas na fase de

desenvolvimento do produto pela redução e simplificação dos componentes.

g. Redução dos erros de fabricação e montagem, elevando o índice de qualidade.

h. Facilidade de manutenção e reparos: a baixa ou nenhuma exigência de peças

específicas por modelo soma-se à alta probabilidade da empresa possuir peças

de reposição em estoque, visto que diversos outros modelos utilizam-na

(UMEDA et al., 2008).

i. Redução do descarte, contribuindo para sustentabilidade (UMEDA et al., 2008).

Assim como demais estratégias, a aplicação incorreta do DFMA pode torná-lo

um complicador para a empresa. No entanto, as desvantagens não são decorrentes

apenas da má aplicação.

Como discutido no próximo tópico, a aplicação do DFMA implica naturalmente

em renúncias a outros fatores. Destacam-se as desvantagens decorrentes dos

próprios princípios:

a. Não atendimento a desejos especiais do consumidor: a necessidade ou desejo

de redução de custo ou tempo de produção podem levar à padronização

excessiva. Esta padronização significa a renuncia ao atendimento individual de

necessidades do consumidor individual e a opção por atender grupos com

desejos similares (CARDOZO, 2005).

b. Maior possibilidade de fuga de informações e facilidade de engenharia reversa

do produto por concorrentes devido à simplicidade, levando à imitabilidade e

consequente perda de diferencial competitivo (CARNEVALLI et al., 2011)

c. Não otimização da performance do produto: o uso de peças padronizadas

implica na impossibilidade de projetar a melhor peça para cada situação ou

produto. Opta-se por peças que se adaptem a diversos produtos mesmo sem a

entrega de excelência.

2.1.5 DFX

A grande concorrência do mercado atual e a oferta de produtos variados torna

o cliente mais exigente na busca por aquilo que o satisfaz em todos os sentidos, o que

por sua vez gera um efeito cíclico ao sempre elevar suas expectativas após o

lançamento de um produto que o agrada. Esse anseio não se restringe apenas à

preços reduzidos, oriundos da redução do custo do produto que o DFMA proporciona.

22

A mudança na dinâmica do mercado passou a mover as empresas na busca de

excelência dos projetos em diversos atributos além do custo, como qualidade,

confiabilidade, agilidade, segurança e, em uma tendência de crescimento, o impacto

ambiental.

Ao se expandir o conceito de DFMA, surgiu então o DFX, metodologia que visa

guiar projetos para a entrega de melhores resultados de um determinado requisito,

definido genericamente como X. (BRALLA, 1996) denota seu significado como “Design

for Excellence” (design para excelência). Assim como Bralla (1996) e Pahl and Beitz

(1988) também contribuíram para a exploração do DFX. O esquema da Figura 13

representa parte dos diversos conceitos englobados por ele.

Figura 13: Vertentes do Design for Excellence.

Fonte: Adaptado de < https://dfmpro.geometricglobal.com/cad-systems/dfx/ >

Como indicado, o DFX é extremamente abrangente ao buscar cobrir todos os

possíveis requisitos do mercado e, por este motivo, sua implementação em plenitude

demanda tempo e esforço além do imaginável à qualquer empresa. Além disso, os

preceitos de cada vertente do DFX, embora complementares, podem por vezes ser

conflitantes, o que de fato impede que todos eles resultem em entregas de

"excelência" quando vistos individualmente.

DFX

Design for

Assembly

Design for

Manufacturing

Design for

Time to

Market

Design for

Quality

Design for

Ergonomics

Design for

Reliability

Design for

Environment

Design for

Maintainability Design for

Safety

23

Pelos dois fatores citados, opta-se por uma aplicação mais seletiva destas

metodologias. Este trabalho prioriza a análise de aplicação do DFMA, ou o conjunto

DFA e DFM. Sem aprofundamento, são discutidas brevemente abaixo algumas das

demais vertentes do DFX e como interagem com o DFMA.

I) Design for Quality

Por definições normativas, tem-se qualidade como o grau no qual um conjunto

de características inerentes satisfaz a requisitos. No caso da indústria de bens,

inerentes a um produto e satisfazendo necessidades do cliente, as quais devem ser

contempladas no início do projeto. Assim, o DFQ objetiva que o produto seja capaz de

desempenhar as funções determinadas.

Para que o produto possa ser produzido conforme o projeto, dotando-se de

qualidade intrínseca este deverá atender aos requisitos de manufatura (KAMINSKI,

2000).

O DFMA pode também contribuir para os objetivos do DFQ. Além de reduzir

custos, ele simplifica os processos, tornando-os mais controláveis e passíveis de

aplicação de ferramentas de controle estatístico da qualidade.

II) Design for Reliability

A confiabilidade é a capacidade probabilística de um produto ou sistema operar

plenamente conforme projeto funcional por um dado período de tempo também pré-

estabelecido (European Organization for Quality Control, 1965). Esta característica

pode ser medida pela probabilidade de falha dentro do período estimado ou o tempo

até detecção de uma falha.

Além das falhas naturais e aleatórias dos componentes, como a resistência

mecânica de um material pela sua microestrutura, a confiabilidade é diretamente

influenciada por 2 fatores da manufatura que podem ser reduzidos pelo uso do DFMA:

a. Falhas de projeto, como a definição inadequada de um material ou da interface

entre os componentes,

b. Falhas especiais causadas por fabricação ou montagem incorreta devido

desatenção, despreparo ou processo muito complexo.

Assim como no caso anterior, o DFMA pode ser de grande auxílio se utilizado

de modo correto, porém, seu uso indiscriminado pode também gerar conflitos como: o

24

aumento de tolerâncias, que facilita a montagem, mas gera maior flutuação

dimensional; e a eliminação de sistemas redundantes ou intertravados, que aumentam

a confiabilidade ao custo do aumento do número de peças ou processos de teste.

III) Design for Maintainability

Esta vertente visa a facilidade de manutenção do produto tanto para benefício

do consumidor quanto para benefício da assistência técnica.

Uma grande contribuição do DFMA é projetar um produto para a engenharia

reversa, de modo a ser tão fácil de desmontar quanto de montar, possibilitando

manutenção rápida e barata inclusive por aqueles com pouco domínio técnico como o

cliente.

A manutenção é facilitada também em grande parte pela modularidade com a

padronização de peças. O uso de componentes padrão elimina o problema de

ausência de peças para manutenção, muito comum no mercado automobilístico

devido a retirada de um produto do mercado após pouco tempo de venda e o

encerramento da fabricação de peças exclusivas do modelo aposentado.

IV) Design for Safety

O Design for Safety tem o objetivo de garantir a segurança dos consumidores e

operadores durante o consumo e manufatura do produto.

Este critério é um dos mais complexos do DFX, pois, além de falhas do

produto, incluem-se falhas humanas. Mesmo com base nas boas práticas e regras

normativas, que são inúmeras no Brasil, a definição de um produto que não gere risco

é inconcebível dada a imprevisibilidade dos atos humanos, acarretando em usos não

esperados do produto.

Como para a confiabilidade, a realização de testes na produção é

imprescindível para a segurança, os quais, como discutido, são auxiliados pela

simplificação de processos do DFMA, mas tornam o ciclo produtivo mais lento e

dispendioso.

V) Design for Environment

O Design for Environment busca otimizar a produção e design no quesito de

sustentabilidade ambiental, assunto muito discutido na atualidade.

25

Analisando o fim de vida do produto, além da dificuldade de manutenção já

tratada, tem-se o descarte. Alguns produtos são compostos por peças tão complexas

e pouco padronizadas que seu custo de reposição se equipara ao custo do produto

para o cliente. Assim, ao fazer o consumidor optar pela compra de um produto novo,

gera-se o problema de excesso de resíduos.

Os impactos ambientais são agravados também por:

a. Rápida obsolescência principalmente de eletrônicos pelo avanço tecnológico.

b. Uso de matéria prima muito diversificada, dificultando a reciclagem, ou nociva

ao meio, realidade em projeto que priorizam redução de custo.

c. Processos produtivos pouco limpos, prejudicando não só o meio externo à

fábrica quanto os operadores.

VI) Design for Ergonomics

Essa metodologia visa o desenvolvimento de produtos mais ergonômicos em

seus diversos âmbitos: bem estar físico e psicológico, segurança, facilidade de

entendimento e manuseio (MORAES, 1983). Este desenvolvimento inclui tanto o

projeto do método de fabricação quanto o uso.

Ao melhorar a interface do usuário com o produto e maximizar sua utilidade,

melhorando a eficiência do sistema homem máquina, o Design for Ergonomics é

especialmente aplicável às máquinas e equipamentos da fábrica para entrega dos

benefícios buscados pelo DFMA.

VII) Design for Short Time-to-Market

Diretamente afetada pelos princípios básicos de modularização e DFMA, essa

metodologia foca na redução de tempo para disponibilização de um produto ao

mercado, abrangendo desde o a identificação de necessidades e projeto do produto

até a venda.

As principais vantagens desse método estão em antecipar as ações dos

concorrentes, capturando suas fatias de mercado com produtos diferenciados e

tecnologias inovadoras antes que eles tenham tempo de adaptação. Há também a

possibilidade de conduzir as tendências de mercado para um ponto esperado ao

introduzir um novo conceito ou funcionalidade. Exemplo disso é o mercado de

26

celulares, onde a tendência de redução de tamanho dos aparelhos foi completamente

revertida.

2.2 Considerações sobre a fundamentação teórica

Pôde-se notar a importância do Design for Manufacturing and Assembly para a

sobrevivência de empresas inseridas em um mercado dinâmico. Em especial, a

aplicabilidade para fabricantes de produtos complexos, simplificando, flexibilizando e

reduzindo custos dos diversos processos que compõem a cadeia de valor, como

desenvolvimento, logística, fabricação e outros.

Estas estratégias ou metodologias funcionam muito bem em conjunto pela

similaridade de seus princípios e regras, podendo ter os efeitos ampliados pela

engenharia simultânea.

O capítulo 3 apresenta a metodologia empregada no trabalho para aplicação

destes conceitos a problemas reais de uma indústria de eletrodomésticos e análise

dos resultados gerados.

27

3 METODOLOGIA

A fim de atingir os objetivos propostos, adotou-se o modelo de estudo de caso

para este trabalho. A investigação in loco permitiu uma maior compreensão das

dificuldades dos processos produtivos que tangem os métodos, materiais, máquinas e

mão de obra.

O estudo foi realizado em uma empresa multinacional de eletrodomésticos da

linha branca e centralizado na produção de fogões e lavadoras. A análise de

subsistemas complexos oferece grande possibilidade de observação e aplicação dos

princípios de DFMA.

Embora o método DFMA estudado possua estreita relação com o

desenvolvimento de produtos, o foco do trabalho é na sua aplicação e resultados na

etapa de operação, ou o modo em que o produto é transformado (KARLSSON, 2009),

através de projetos de melhoria contínua, pequenos projetos para melhoria de

produtos já instalados e produzidos nas linhas.

3.1 Posicionamento metodológico

O contexto de operação do trabalho levou à adoção da metodologia de estudo

de caso, a qual, segundo Voss et al. (2002), é indicada tanto para questões do tipo

como e por que, quanto para desenvolvimento de ideias e teste de teorias, pensando

no aprofundamento do estudo.

No procedimento é utilizado o arquétipo empírico que, focado na

experimentação, contempla a condução de testes, simulações e estudos comparativos

(EILON, 1974). Em contraste com o método analítico, o empírico cria teorias através

de dados ao invés de deduções (WACKER, 1998).

Aqui, a condução de testes refere-se à aplicação dos princípios teóricos como

forma de avaliar as práticas da companhia estudada, não contestar os confrontar a

teoria. É importante salientar que essa classificação não é compatível com a de Voss

et al. (2002) para Teste de Teoria, cujo sentido está mais voltado a analisar a

confiabilidade ou veracidade das predições feitas em cima de uma teoria no intuito de

testá-la.

Para garantir confiabilidade das informações, a coleta de dados deverá garantir

triangulação pela coleta por diferentes meios, como observação direta, entrevistas e

estudo de documentos passados (LEONARD-BARTON, 1990). Estes dados também

28

deverão ser de forma quantitativa e qualitativa. Embora o campo de gestão de

operações conduza a uma análise majoritariamente positivista (KARLSSON, 2009), a

compreensão dos fatores que levam a dados numéricos, muito comuns no campo das

operações, exigirão inevitavelmente uma base qualitativa (MEREDITH, 1998).

3.2 Contexto da Empresa

A estrutura atual da empresa estudada divide as áreas de projetos, incluindo a

engenharia de produtos, em dois times: NPI, focado no desenvolvimento de novos

produtos, e EPI, focado na melhoria de produtos já existentes. Enquanto os projetos

NPI priorizam a proposição de valor ao mercado, os projetos EPI têm como objetivo

principal a simplificação do produto, a eliminação de defeitos recorrentes para

aumento do nível de qualidade e a redução de custo.

Este trabalho visa o estudo e proposta de aplicação do DFMA nos projetos de

melhoria ou projetos EPI, cujas características levam a uma proposta de aplicação

diferente daquela aplicada para projetos de novos produtos. Isso, pois, dos projetos

EPI espera-se grande dinamismo e geração rápida de soluções, não permitindo que

todo o produto seja repensado a cada novo projeto, principal característica que o

difere dos NPI.

Destacam-se também as características da empresa quanto a seu sistema

produtivo. Buscando tornar-se mais competitiva, a fabricante de eletrodomésticos

estudada passou por alterações tanto em seu modelo de negócio quanto em sua

estrutura interna e organograma. A maior reestruturação, porém, foi em sua estratégia

produtiva visando atingir um novo patamar de maturidade pela adoção do WCM –

World Class Manufacturing.

Criada pelo grupo Fiat, WCM é uma metodologia de produção estruturada,

rigorosa e integrada, envolvendo toda a organização, desde segurança e qualidade,

focos da companhia, a meio ambiente, manutenção, logística. Essencialmente um

programa de excelência operacional, o principal objetivo do WCM é a melhoria

contínua em todas as áreas de produção e a eliminação de todas as formas de

desperdício e perda.

Alinhando-se aos objetivos do DFMA, o pilar de WO – Workplace Organization,

ou Organização da Área de Trabalho, do WCM busca também a eliminação de perdas

relacionadas ao trabalho do operador. O WO consiste no estudo profundo dos tempos

e métodos de cada posto de trabalho a fim de tratar 3 grandes pontos: riscos

29

ergonômicos das operações, variação dos tempos de operação e eliminação de

atividades não agregadoras de valor.

Nesse processo, após estudo detalhado da área de trabalho, a equipe

multifuncional, em parceria com os operadores, deve propor melhorias dos postos

quanto a: dimensões físicas; formas de abastecimento de peças que favoreçam o

acesso à Golden Zone; simplificação da operação e, eventualmente, alterações do

produto.

Pela profundidade das crono-análises e pelo objetivo de simplificar as

operações, o WO demonstrou grande conexão com o DFMA e será tratado neste

trabalho.

3.3 Etapas

Para maior retenção do aprendizado e elaboração de propostas com maior

maturidade, buscou-se inicialmente a observação – identificação de evidências,

exemplos, da teoria do DFMA na prática – e, posteriormente, a aplicação –

identificação e proposição de modificações.

O processo conduzido seguirá as seguintes etapas:

I) Revisão da literatura

Investigação dos desenvolvimentos correntes em características, vantagens e

aplicação dos princípios do Design for Manufacturing and Assembly.

A investigação também abrange brevemente algumas vertentes do DFX com

foco em suas relações com o DFMA. O objetivo é o desenvolvimento de

conhecimentos sobre as limitações do DFMA e a formação de visão holística, de modo

que as melhorias propostas posteriormente não representem benefícios apenas ao

sistema produtivo em detrimento dos demais aspectos do ciclo de vida do produto e da

saúde da companhia.

II) Coleta de dados documentais e observação

Busca por indicativos de aplicação do DFMA através de documentos,

observações a pesquisas com membros participantes em projetos de desenvolvimento

de produtos. Inicialmente, as pesquisas não terão objetivo de avaliar a eficiência do

processo ou do projeto, sendo apenas um meio para obtenção de dados passados

que não foram documentados.

30

Após definidos os projetos cuja aplicação é mais perceptível, cada caso será

discutido individualmente, trazendo as motivações para a alteração, as peculiaridades

e os fatores que levaram à escolha da proposta de alteração.

Para explorar os efeitos do DFMA na manufatura, montagem e demais

aspectos como qualidade, segurança e operações logísticas, os estados anteriores e

atuais serão ilustrados e comparados quanto a seus prós e contras sob diferentes

perspectivas.

III) Aplicação dos conceitos do DFMA

Considerando a impossibilidade de aplicação dos princípios identificados na

revisão em um processo de desenvolvimento de produto desde a sua concepção pela

longa duração de projeto, o segundo momento do trabalho contempla a aplicação dos

conceitos do DFMA a projetos de melhoria de componentes já inclusos no mix de

produção.

Essa etapa segue as atividades chave listadas abaixo:

Análise da situação: estudo de tempos de operação antes da melhoria e

vulnerabilidades de qualidade, segurança e ergonomia

Identificação de oportunidades para aplicação dos princípios do DFMA

Propostas de melhorias seguindo os princípios do DFMA

Análise quantitativa: estimativa de tempos de operação e custo após melhoria

Análise qualitativa: pesquisa com operadores e especialistas de diversas áreas

funcionais

IV) Análise de resultados

A fim de confirmar os benefícios dos princípios do DFMA expostos na literatura,

as alterações em componentes apresentadas serão medidas quantitativa e

qualitativamente, cabendo discussões.

Os dados poderão ser coletados e contrastados em função do tempo, dos

produtos ou da fundamentação teórica:

Entre dados históricos e presentes, buscando entender as mudanças ocorridas

que levaram às divergências.

Entre dados presentes e futuros, através de estimações.

Entre os dados coletados na experimentação e os dados teóricos oriundos da

literatura.

31

Entre modelos nos quais ainda se utilizam os componentes inalterados e nos

quais os componentes foram melhorados.

Optou-se pelo formato de contraste em função da escassez de parâmetros

objetivos e claros que auxiliassem na definição do que são resultados satisfatórios ou

insatisfatórios na aplicação das estratégias sobre a linha de produção. Como exemplo:

um componente A pode ter custo ou tempo de operação inferior a B, sendo

comparativamente melhor, embora não haja um valor pré-fixado que qualifique A como

satisfatório.

A identificação de melhorias quantitativas será realizada pelo uso de

Indicadores Chave de Processo (KPI) da própria organização como parâmetros, os

quais serão comparados pelos métodos descritos acima. São eles:

Custo de manufatura (BOM): custo unitário do componente pronto

a. Custo de compra

b. Custo de fabricação interna

Custo de montagem (MOD): custo de inserção do componente ao produto

c. Tempo de ciclo

d. Variação do tempo de ciclo

Embora possuam unidades diferentes, o que limita sua comparação, os

indicadores (c) e (d) de tempo de operação podem ser convertidos para custo, sendo

chamados de “custo de mão de obra direta”, MOD. Assim, podem ser somados ao

custo do componente, também chamado de custo de material direto ou custo de BOM

– Bill of Materials, para uma análise mais clara e assertiva.

Considerando a confidencialidade de informações estratégicas da empresa

estudada, dados de fornecedores devem ser alterados por nomes fantasia.

Igualmente, valores monetários de custo de material e salário dos operadores podem

ser alterados para valores fictícios de grandeza equivalente.

Já a interpretação dos resultados qualitativos ocorrerá de forma mais

construtivista, subjetiva a perceptiva do que objetiva. Em formato de pesquisa, busca-

se a percepção pessoal sobre o grau de aplicação dos conceitos de DFMA e sobre a

dificuldade da operação produtiva. Mesmo com a criação de uma escala de

pontuação, não se garante um método quantitativo que determine o grau real de

aplicação sem viés. A análise qualitativa inclui os pontos abaixo, os quais serão

apenas discutidos:

32

Custos de suporte

a. Logística interna e externa de armazenamento e abastecimento

b. Custo de área ocupada

c. Custo de qualidade

Percepção do grau de aplicação dos princípios do DFMA.

Percepção do operador quanto à dificuldade da operação.

Esta etapa de análise é válida tanto para a etapa de identificação de

evidências, quanto para a etapa de proposição de melhorias em caso de sucesso na

implementação das mudanças.

3.4 Processos e ferramentas

Visando o cumprimento das etapas e objetivos estabelecidos acima, foi

desenvolvido um processo lógico que guiasse o estudo e facilitasse seu controle,

desmembrando com maior detalhamento as atividades necessárias. Tratando-se de

um processo de melhoria, foi adotado o ciclo PDCA como base, ferramenta que

objetiva promover a melhoria contínua ao facilitar o controle e estruturação das

atividades dos processos.

Em contraposição ao fluxo natural do PDCA, optou-se por aplicar, na Fase 1, a

checagem (C) e análise crítica (A) de resultados e, na Fase 2, o planejamento (P) e

aplicação (D). A escolha desse formato justifica-se por seguir o fluxo natural de

aprendizagem: primeiramente a observação e, posteriormente, a aplicação.

Assim, foram checados e analisados projetos de melhoria já concluídos e

posteriormente, a partir dos conhecimentos adquiridos, planejadas e executadas

propostas de melhorias para componentes arbitrariamente selecionados.

33

Figura 14: Fluxo simplificado de trabalho para projetos de alteração do produto.

3.4.1 Identificação de oportunidades e priorização

A priorização de esforços é fundamental para a boa condução de projetos,

considerando o tempo de execução, a mão de obra e o custo, principalmente para

produtos complexos e com grande quantidade de componentes como os estudados.

Para isso, é preciso definir um método de identificação e classificação das

oportunidades que guie o trabalho.

Na condução desse trabalho, são utilizados os motivadores mais comumente

aplicados na companhia. Estes motivadores são as fontes de informação que indicam

onde os esforços de melhoria devem ser aplicados.

Os três primeiros citados coincidem com os direcionadores de projetos

propostos pela metodologia WCM – World Class Manufacturing, atualmente em

processo de implementação na planta.

I) Segurança e Ergonomia

Focos dos pilares de Safety e WO do WCM, condições seguras e ergonômicas

são prioridade para a organização. Muitas destas são geradas por fatores de máquina,

material e método que podem ser controlados ou solucionados por um projeto mais

simples do produto.

34

II) Custo

Embora mais usualmente compreendido como o custo do material na empresa

estudada, o custo pode ser também compreendido em termos de tempo de operação,

considerando o valor horário da mão de obra.

III) Qualidade

Além do efeito do DFMA sobre o custo, é importante notar que problemas de

qualidade podem também ser solucionados por um design mais simples, que reduza

erros de montagem e exija menor interferência do operador no produto.

IV) Experiência

Outro direcionador de grande importância é a percepção de pessoas

experientes e que tenham grande interface com a linha de montagem, como

engenheiros industriais e controladores de processos.

Igualmente importantes são as sugestões dos próprios operadores, que

realizam as operações diariamente. Assim, para promover a participação dos

operadores, foi desenvolvido o canal de Quick Kaizen.

Neste trabalho, além de observação e experiência, será utilizado o tempo de

operação como direcionador para proposição de melhorias. Mediante crono-análise,

foi possível identificar três tempos de grande relevância, os quais foram priorizados

posteriormente:

Tempo médio de execução da operação (ciclo completo)

Variação entre repetições da mesma operação

Tempo médio de execução da atividade isolada

Após coletados os dados, as oportunidades passam por uma priorização com

base nos direcionadores, permitindo a detecção dos componentes que mais os afetam

negativamente. Uma técnica mais comum é o gráfico de Pareto, visando atacar os

principais pontos causadores de condições inseguras e geradores de reclamações do

consumidor e de custos. Neste trabalho, contudo, os componentes estudados foram

escolhidos arbitrariamente a partir da percepção da dificuldade dos operadores em

concluírem as atividades de montagem deles.

35

3.4.2 Estudo dos postos de trabalho

Seguindo a lógica de análise do WCM – World Class Manufacturing, os postos

apresentados serão analisados sob três aspectos: MURI, MURA e MUDA.

As análises propostas abaixo são aplicáveis tanto para a análise do posto ou

operação, quanto para reanálise. Assim, serão aplicáveis tanto à etapa de observação,

quanto à de aplicação. Para tal, foram filmadas e estudadas as operações de

montagem, majoritariamente não automatizadas, utilizando o software Kinovea.

Complementando a priorização das oportunidades por meio dos motivadores,

esta análise fornece mais informações para detecção dos componentes e operações

críticas a serem melhorados.

I) MURI

Análise ergonômica com foco nos esforços físicos do operador, fazendo um

levantamento de seus diferentes movimentos durante a operação.

Além de causa de situações inseguras, um esforço excessivo do operador ou

uma operação difícil e pouco natural podem levar à fadiga ou perda de concentração,

acarretando na perda de produtividade, impacto direto sobre MURA e MUDA. Por este

motivo, é o primeiro aspecto analisado.

A análise aplicada na planta considera sobrecargas nos joelhos, ombros,

tronco, entre outros. Para este trabalho, são priorizados os esforços diretamente

relacionados ao manuseio, posicionamento e fixação dos componentes:

Rotação de punho

Movimento de pinça

Movimento de garra

Para estes casos, foi considerado que princípios aplicados do DFMA poderiam

reduzir ou eliminar a vulnerabilidade, principalmente os que dizem respeito a facilitar a

manipulação e inserção de peças.

Figura 15: Exemplo do critério de identificação e pontuação dos esforços

Fonte: Documentos da empresa estudada

36

II) MURA

Análise da irregularidade do sistema produtivo, a variação de produção

causada não pela variação da demanda, mas pelo desnível dos elementos produtivos.

No caso de operações de montagem, esse desnível é a variação de tempos de ciclo

entre operadores diferentes (descentralização das médias das curvas normais) ou

repetições do ciclo para o mesmo operador (dispersão da curva normal). A Figura 16

ilustra o objetivo do MURA de promover a repetibilidade dos resultados.

Essa variação pode ser atribuída à falta de treinamentos e falhas dos

equipamentos, mas também a operações difíceis geradas por designs falhos, aos

quais se aplicam os princípios do DFMA como solução.

Figura 16: Curvas de distribuição de tempo. Insatisfatórias (esquerda) e satisfatórias (direita)

Fonte: Adaptado de documentos da empresa estudada

III) MUDA

Análise de quaisquer atividades que não agreguem valor ao produto do ponto

de vista do consumidor, consumindo mais recursos que o mínimo necessário,

naturalmente um desperdício. Um exemplo disso, e o qual se trata nesse trabalho, é o

excesso de tempo gasto em uma operação.

Neste momento é visado o mapeamento das atividades de montagem e

fabricação nos menores níveis da ação a fim de propor mudanças que reduzam seus

tempos ou elimine-as. Após mapeadas e medidas, as atividades são classificadas em

“agregadoras de valor” (VAA), “semi agregadoras de valor” (SVAA) e “não

agregadoras de valor” (NVAA), focos de redução.

Como mostrado na Figura 17, dentre as diversas atividades não agregadoras

de valor (NVAA), foram identificadas aquelas diretamente relacionadas à fabricação e

montagem do produto e as quais se espera observar.

37

Figura 17: Exemplos de atividades não agregadoras de valor (NVAAs)

Fonte: OHNO, T. O sistema Toyota de Produção

3.4.3 Estudo do componente e proposição de melhorias

Visando guiar a etapa de proposição de melhorias para soluções aplicáveis, foi

desenvolvida uma ferramenta clara e de simples aplicação que apoiasse o estudo do

componente, indicando o nível atual de aplicação dos princípios estudados no produto

e a melhor oportunidade de melhoria para cada caso pela identificação dos princípios

mais aplicáveis.

Deste modo, foi desenvolvida uma ferramenta em formato de folha de

verificação ou questionário a ser aplicada sobre os componentes. Esse método de

apontamento traduz os princípios estudados em questões claras e diretas sobre o

componente genérico estudado e gera como resultado a modificação melhor aplicável.

A checklist dispõe os princípios em uma ordem lógica estabelecida de

importância e abrangência. Portanto, caso seja indicada possibilidade de melhoria nas

primeiras questões, recomenda-se que esta seja tratada antes das que forem

indicados posteriormente. Espera-se com isso a eliminação de retrabalho e a

consequente redução de custos de melhoria. Por exemplo, a redução do número de

componentes, será priorizada em relação a facilitar suas fixações, a qual, embora seja

considerada uma melhor aplicação, pode não ser a mais simples.

Para simplificar a compreensão das questões, optou-se pela forma mais natural

das questões quanto à negação ou afirmação. Deste modo, existem oportunidades de

melhoria não quando as respostas forem exclusivamente “sim” ou “não”, mas quando

existirem respostas nos campos azuis do questionário.

38

Como exceção aos demais blocos de questões, a redução de componentes

somente é tida como viável se todas as questões que formam o bloco forem

respondidas como oportunidade de melhoria por tratarem de características

impeditivas de modificações. Por exemplo, caso dois componentes, A e B, possuam

uma restrição técnica que dita a necessidade de serem fabricados em materiais

diferentes, estes não poderão ser substituídos por um único componente C para

redução da contagem de itens.

A ferramenta contempla apenas 5 dos 8 princípios apresentados pois foi

adaptada para melhor uso na condição estudada. Foram excluídos os princípios de

montagem empilhada e montagem estática, dado o sistema produtivo atual da

empresa, que já contempla essa característica em suas linhas e o princípio de

modularização. Este último foi excluído pelo objetivo de uso da ferramenta em projetos

de melhoria. A aplicação de modularização exige visão global do produto e estudo de

todas as suas funções para que nenhuma seja afetada, porém, tal prática requer

grande tempo e esforço, sendo aplicável a novos produtos, mas inviável para projetos

de melhoria pelo dinamismo exigido.

39

Tabela 1: Checklist de características dos componentes com base nos princípios do DFMA

Redução de componentes * Sim Não

Os componentes devem ter movimento relativo?

Os componentes devem ser de materiais distintos?

O componente tem função apenas de suporte/fixação?

O componente A pode realizar também a função de B?

Após união de A e B, é obstruída a montagem de C?

Padronização de componentes Sim Não

O componente é espelhado (montagem Dir. e Esq. iguais)?

O componente varia para cada modelo o produto?

O mesmo posto de trabalho utiliza diferentes fixadores?

Autofixação Sim Não

São utilizados elementos fixadores? (ex: pinos, parafusos)

A fixação exige ferramenta?

Os componentes são estáticos?

O componente recebe grande esforço de carga?

Alinhamento e Inserção Sim Não

O componente é montado em um berço estático?

O ponto de fixação é pouco visível?

A inserção tem grande interferência geométrica?

O alinhamento é realizado apenas visualmente? (sem guias)

O componente inserido possui chanfros ou formato cônico?

Manipulação Sim Não

O componente exige manuseio por duas ou mais mãos?

O componente é simétrico (giro vertical e horizontal)?

Existem cantos cortantes ou perfurantes?

O componente ou ponto de pega é escorregadio?

O componente emaranha?

O componente é pego facilmente na quantidade ideal?

40

4 RESULTADOS

O trabalho teve por objetivo realizar a análise dos princípios do DFMA em um

estudo de caso e propor sua aplicação em projetos de melhoria do produto, a partir de

uma extrapolação do estudo feito sobre eletrodomésticos.

Neste capítulo são apresentados o contexto da empresa seguidos das duas

fases propostas para estudo dos princípios: observação e aplicação.

A primeira fase da aplicação consistiu da busca por indicativos da aplicação

dos princípios do DFMA. Por meio de estudo de documentos e observação de peças,

produtos e processos de montagem, são apresentados projetos onde se notou a

aplicação do DFMA, os quais serão analisados criticamente e contrastados com a

literatura.

Por fim, após análise das evidências de modificações já aplicadas com base na

teoria, são identificadas oportunidades de aplicações dos princípios e elaboradas e

discutidas propostas de melhoria.

4.1 Evidências da aplicação do DFMA

Visando responder a questão “como o DFMA vem sendo aplicado para geração

de melhorias na produção?”, retomada para discussão no capítulo de conclusão, são

trazidos neste capítulo os itens abaixo em acordo com o exposto nos objetivos. Todas

as informações apresentadas referem-se exclusivamente à empresa estudada.

Indicativos de uso dos conceitos de simplificação do produto;

Relação positiva ou negativa do DFMA sobre a manufatura e montagem e

demais aspectos como segurança, ergonomia e qualidade;

Motivos para tais relações, principalmente em caso conflitante;

Melhorias quantitativas e qualitativas geradas pela aplicação do DFMA.

Neste primeiro momento, o contato ocorreu com operadores e controlares de

processo, especialistas técnicos que conduzem ações de controle e melhorias no dia a

dia. A eles foi questionado sobre o histórico de projetos de alterações do produto, pelo

qual foram elencadas diversas alterações, nas quais se buscou evidências do DFMA.

41

4.1.1 Projetos de modificação instalados

Neste tópico são apresentados projetos já concluídos de modificação do

produto onde nota-se a aplicação dos princípios do DFMA. Cada projeto é discutido

individualmente e tem seus resultados de melhoria analisados.

I) Conexões Positive Lock

Como premissa básica, os produtos estudados são repletos de fiações que

interligam seus componentes eletrônicos. Naturalmente, o excesso de redes elétricas

já é um problema pra a montagem, que fica mais complexa e exige de manipulação

por parte do operador para direcioná-las e desemaranhá-las.

Um segundo problema do excesso de fios é conectá-los às entradas

destinadas de modo que nenhum deles acabe desconectado, mal conectado ou

conectado na entrada incorreta. Somado a isso, tem-se a precisão visual exigida do

operador e a vulnerabilidade ergonômica do posto pelo movimento repetitivo de pinça.

A fim de evitar fios mal conectados, os conectores Positive Lock indicam por

uma sensação tátil e sonora de clique o momento em que a conexão foi executada, o

que não soluciona erros de conexão ou o excesso de conexões. Para esses, foram

desenvolvidas duas soluções: Positive Lock em bloco e um Poka Yoke.

O conector em bloco permite que mais de uma conexão sejam feitas em um só

movimento. Como um limitante, esse tipo deve ser utilizado somente quando as

entradas são próximas. Um segundo limitante se dá no processo de manufatura: ao

passo que fabricar conexões simples permitem que apenas um tipo de bico seja

fabricado, ao utilizar duplas, triplas e afins, uma maior variedade de bicos deve ser

produzida – um exemplo de contribuição para a qualidade e tempo de montagem com

prejuízos ao custo de fabricação e aos esforços logísticos dos fornecedores de cabos

elétricos.

42

Figura 18: Conectores Positive Lock simples (esquerda) e em bloco (direita)

Para solução dos erros de conexão, foi desenvolvido um Poka Yoke, um

sistema a prova de falhas que impede que o erro humano ocorra. O sistema simples

adotado foi a utilização de entradas e bicos diferentes para cada par de conexão,

impossibilitando a permutação. Além do dimensional do bico, foi desenvolvido um

sistema de cores distintas, agilizando a identificação de cada pino pelo operador.

Figura 19: Poka Yoke de conectores Positive Lock

Seguindo o processo estabelecido na metodologia, foi reanalisada a operação

de conexão para medição quantitativa das melhorias. Foi analisada aqui apenas a

operação de montagem, realizada internamente, visto que a fabricação é realizada por

fornecedores.

Conforme ilustra a Figura 20, foram filmados ciclos consecutivos da operação

realizados por dois operadores. Em seguida, os vídeos foram analisados em câmera

lenta com auxílio computacional no intuito de desmembrar a operação ao menor nível

43

de atividade, como ditam as análises MURA e MUDA. Na figura, cada coluna

representa um ciclo completo, enquanto cada linha representa uma atividade.

Figura 20: Crono-análise do posto. Conexões Positive Lock.

As tabelas da Figura 21 trazem um compilado dos tempos obtidos durante

estudo do posto, o que permitiu a estimativa e comparação de tempos para quatro

tipos de conexões: individuais de 2, 3 e 4 pinos e em bloco.

No canto superior esquerdo, os tempos de cada ciclo Cn filmados em um posto

onde se realiza a conexão de 2 pinos individuais. Assim como na crono-análise acima,

os tempos são apresentados desmembrados ao nível de atividades classificadas como

NVAA, SVAA e VAA. São também apresentados os tempos médios de cada atividade

e a amplitude, variação em segundos entre a repetição mais lenta e mais rápida.

Na direita, com base nas médias dos tempos filmados, são estimadas as

atividades e respectivos tempos para execução de conexões individuais de 3 e 4 pinos

e em bloco.

No canto inferior esquerdo, são comparados os tempos de ciclo para os

diversos tipos de conexões. O gráfico de barras empilhadas traz tempos médios totais

de ciclo, desmembrando-os em VAA, SVAA e NVAA, conforme classificados.

O mesmo modelo é utilizado para as demais análises apresentadas.

44

Figura 21: Tempos de montagem de Positive Locks em bloco e individuais de 2, 3 e 4 pinos.

Extrai-se dos resultados obtidos que a principal atividade geradora de perdas é

o manuseio dos fios e posicionamento dos conectores, justificando o uso de

conectores em bloco como proposta de melhoria. Esta atividade é também a principal

causa de variação nos tempos de ciclo, segundo a análise MURA.

A seguir é apresentada uma estimativa quantitativa da economia gerada.

Para cálculo do ganho de montagem, buscou-se traduzir o tempo de operação

em termos de custo de mão de obra direta, MOD, a partir de uma estimativa salarial de

R$ 12,00 por hora. Pela dificuldade de rateio dos custos, não são estimados aqui o

custo de área ocupada pelos materiais, transporte e abastecimento e energia.

Para cálculo do ganho de manufatura ou de material, BOM, deve-se estimar

dois fatores: custo de operação, para fabricados internamente, e custo de compra,

para componentes fornecidos. Nesse caso deve-se utilizar a lista de materiais para

estimativa do custo.

Embora o processo de manufatura sofra alteração, há aqui uma grande

dificuldade em quantificar a diferença gerada exclusivamente pela troca dos pinos, já

que o preço de compra refere-se ao conjunto de fiação por completo. Optou-se por

desconsiderar este fator.

O mesmo modelo é utilizado para as demais análises apresentadas.

45

Tabela 2: Comparativo de custos MOD e BOM para conexões Positive Lock.

Embora a economia gerada pela substituição de conexões individuais por

blocos seja da ordem de centavos e décimos de centavos, deve-se considerar o efeito

da melhoria globalmente, já que as conexões estão presentes em todos os produtos

fabricados pela companhia e em grande volume.

Realizando uma análise interna, ao considerar-se uma produção diária de

10.000 itens em cocção e lavanderia e uma estimativa de substituição de dois

conjuntos de pinos individuais x2 por blocos por produto, tem-se uma economia anual

de aproximadamente R$ 35.000,00.

II) Trempes simples e duplas

Não movido pela simplificação ou redução de custo, esse projeto buscou uma

geração de valor ao consumir, elevando o nível de qualidade percebida ao custo do

aumento do número de componentes no produto.

A nova proposta de facilitar a limpeza do fogão levou à solução de

individualizar as trempes, grades que suportam a panela sobre as chamas dos

queimadores, tornando sua remoção e manuseio mais simples. Assim, fogões de

quatro bocas, por exemplo, passaram a comportar quatro trempes simples, individuais,

em vez de duas duplas, como utilizado inicialmente.

Figura 22: Detalhe do produto. Trempe simples e trempes duplas.

46

É possível identificar uma tendência de como a companhia estudada vem

aplicando o DFMA. Enquanto projetos de novos produtos, NPIs, prezam pelo aumento

de valor do produto e qualidade percebida, cabe ao time de melhoria os projetos de

adequação do produto já lançados, os projetos EPI, com grande foco na simplificação

e redução de custo.

Neste exemplo, tem-se um novo design oriundo de projetos NPI, que, ao

buscar geração de valor, demonstra regresso quanto aos princípios do DFMA,

eliminando as características de redução de componentes por fusão e a simetria.

Do ponto de vista do sistema produtivo, embora a trempe individual traga a

facilidade de manuseio, ela também duplica o número de operações de manuseio e dá

possibilidade para erros de montagem – estes não tem efeito funcional, apenas visual.

Tais operações de manuseio incluem transporte, abastecimento, esmaltação –

processo realizado internamente – e montagem sobre o produto.

Tabela 3: Comparativo de vantagens entre trempes simples e duplas.

COMPARATIVO DE VANTAGENS

SIMPLES DUPLA

Menor peso e facilidade de manuseio Simétrica, impede erros de montagem

Mais fácil transporte e armazenagem Menos manuseio durante toda produção

Proposta de valor ao consumidor Menor custo de fabricação

Além do efeito em qualidade e tempo de operação, as trempes duplas

representam grande ganho em material.

Abaixo é apresentada uma estimativa da economia por produto com o uso de

trempes duplas. Para cálculo de ganho de BOM, foi utilizado o valor médio dos

diferentes modelos de trempe com base na lista de materiais.

Dada a grande representatividade do ganho de BOM obtido, optou-se por

desconsiderar o de montagem, o qual teria ganho monetário muito inferior.

Tabela 4: Comparativo de custos MOD e BOM para a utilização de trempes duplas.

47

III) Grampos fixadores do sistema gás

Crítico para a segurança do consumidor, o sistema de distribuição de gás do

produto deve ser robusto e contar com fixações confiáveis. Ao mesmo tempo,

considerando a grande quantidade de montagens, tais conexões devem ser baratas e

de fácil montagem. Cada produto possui de 4 a 6 registros mais respectivos capilares

de distribuição, totalizando uma quantia de 8 a 12 conexões por produto.

Analisando o sistema gás atualmente utilizado em todos os fogões, é possível

identificar 3 tipos de presilhas: grampo W, grampo S e grampo borboleta, dos quais

são tratados mais a fundo aqui apenas os dois último tipos. A Figura 23 traz os

detalhes de montagem dos grampos.

Figura 23: Grampo S (esquerda), grampo W (centro) e grampo borboleta (direita).

O primeiro, chamado de “grampo S”, muito semelhante ao “grampo W”,

apresenta diversas vulnerabilidades referentes à aplicação dos princípios de DFMA. O

grampo S é responsável por conectar os capilares, tubos secundários de distribuição,

ao registro ou válvula. Como levantado abaixo nos prós e contras, este é um exemplo

claro de situação onde a facilitação e barateamento da manufatura comprometem a

montagem, elevando sua dificuldade.

Tabela 5: Prós e contras de grampos dos tipos S e W para o sistema produtivo.

GRAMPOS S e W

PRÓS CONTRAS

Baixíssimo custo de MP e manufatura Montagem permite escape (qualidade)

Baixo volume ocupado Emaranham durante armazenagem

Baixo custo de transp. e armazenagem Formato complexo assimétrico

A segunda, “grampo borboleta”, tem a função de conectar os capilares os

suportes dos injetores, os bocais do fogão. Este apresenta aplicação bem mais

48

satisfatória, trazendo principalmente o princípio de manuseio pela simetria e

simplificação da geometria.

Tabela 6: Prós e contras de grampos tipo borboleta para o sistema produtivo.

GRAMPO BORBOLETA

PRÓS CONTRAS

Baixíssimo custo de MP e manufatura Pequena e leve

Simetria e geometria simples Arestas cortantes ou perfurantes

Baixo volume ocupado

Baixo custo de transp. e armazenagem

Pensando na melhoria pela eliminação destes componentes fixadores

complexos, foi discutida a proposta de engate feito por rosca. Embora mais intuitiva e

eliminando componentes, a proposta é recusada pela vulnerabilidade ergonômica de

esforço repetitivo de giro do punho e pela dificuldade de montagem.

Uma segunda proposta é a padronização destes componentes, a qual exigiria

um grande esforço de coordenação com os fornecedores. Isto se dá, pois cada

fornecedor produz um diferente modelo de suporte de injetor e a compra de apenas

um fornecedor não é tida como uma boa prática. Embora os grampos W e S exerçam

a mesma função do grampo borboleta e os injetores possuam as mesmas entradas,

suas geometrias externas são distintas, exigindo diferentes grampos.

A crono-análise comparativa das montagens revelou variação irrisória no tempo

de fixação dos grampos, não representando ganhos em MOD. Igualmente, a análise

de custo de BOM é pouco conclusiva, dados os seguintes fatores:

Cada fornecedor produz um modelo diferente de presilha, havendo diferentes

bases de precificação.

Não é apresentado o custo real de fabricação, mas o valor final de compra.

Muito baixa variação de preço do componente

A presilha representa parte muito pequena do sistema gás

Foi possível identificar nas presilhas borboletas uma maior aplicação dos

princípios do DFMA. Contudo, considerando os fatores citados e a baixa perspectiva

de economia, projetos de padronização ou melhoria das presilhas não foram

realizados.

49

4.2 Propostas de melhoria advindas da aplicação do DFMA

Neste tópico são apresentadas propostas para melhorias em componentes

reais utilizados pela empresa seguindo os princípios do DFMA e peculiaridade e

restrições que serão discutidas caso a caso a fim de gerar soluções de fato aplicáveis.

O processo segue o fluxo desenvolvido na metodologia, abordando o método

de identificação de oportunidades, priorização, estudo dos postos, estudo dos

componentes, a proposição de melhorias e, por fim, a análise de viabilidade.

4.2.1 Proposição de melhorias

Mantendo a coesão da apresentação de resultados, os dados resultantes das

análises descritas na metodologia são apresentados nos tópicos seguintes para cada

oportunidade.

I) Micro-chave da válvula de gás clicada

A micro-chave da válvula de gás é o componente eletrônico responsável pelo

sinal do acendimento automático das chamas. Conforme ilustrado abaixo, esse

elemento é fixado na válvula de gás e possui um clique que aciona o circuito elétrico

com o movimento do manípulo.

Figura 24: Detalhe da válvula de gás e da micro-chave (componente branco anexo)

Fonte: Site do fornecedor

A partir de observações, notou-se a grande dificuldade dos operadores em

executar a operação de fixação, a quantidade de fixadores exigida e a variedade de

parafusos utilizada no posto. Partiu-se então para um estudo.

Seguindo o processo estabelecido, foi analisado o posto a partir de filmagens

da operação e entrevistas com os operadores. Em seguida, os vídeos foram

50

analisados em câmera lenta com auxílio computacional no intuito de desmembrar a

operação ao menor nível de atividade, permitindo compreensão das dificuldades.

A Figura 25 traz trecho da crono-análise. Na esquerda, o desmembramento da

operação de fixação em atividades. Na direita, listadas abaixo dos ciclos totais, as

durações de cada atividade obtida em cada ciclo.

Figura 25: Crono-análise do posto. Fixação da micro-chave na válvula de gás.

Os resultados obtidos apresentam-se consistentemente para afirmar que a

fixação da micro-chave é uma operação crítica no posto, de acordo com o também

exposto pelos operadores durante entrevistas. Como maior fonte de reclamação, tem-

se a dificuldade de alinhamento entres os furos da micro-chave e os da válvula e a

baixa visibilidade da operação.

O principal efeito é o alto índice de NVAA por retrabalho, uma vez que o

componente deve ser parafusado e desparafusado por diversas vezes até que ambos

os furos estejam alinhados. Esta atividade é também a principal causa de variação nos

tempos de ciclo, segundo a análise MURA.

Para estudo do componente, foi aplicado o checklist desenvolvido, que segue

abaixo apenas com as questões cujas respostas indicaram oportunidades de melhoria.

51

Tabela 7: Checklist do componente. Micro-chave da válvula de gás.



x

Os componentes devem ser de materiais distintos? x


x


São utilizados elementos fixadores? (ex: pinos, parafusos) x

A fixação exige ferramenta? x


O mesmo posto de trabalho utiliza diferentes fixadores? x



x



x

Em vista da dificuldade técnica em se utilizar o mesmo material para confecção

da válvula e da micro-chave, fica inviabilizada a proposta de fusão dos componentes.

Assim, segue-se para a proposta de simplificar seu modo de fixação.

Como visto na literatura, uma proposta para eliminação dos parafusos é a

utilização de fixação do tipo snap-fit. A Figura 26 ilustra a proposta.

Figura 26: Proposta de alteração do elemento de fixação da micro-chave.

Fabricada em plástico por processo de injeção, a peça alterada não deve gerar

alteração significativa no custo de manufatura, para o fornecedor, ou de BOM, para a

empesa estudada.

52

Quanto aos esforços logísticos, a tendência é de simplificação. Atualmente

utilizando três tipos diferentes de parafuso, o posto passará a utilizar apenas um, o

qual não é aplicado nessa operação. Não há também aumento significativo em massa

e volume do componente.

Como possível limitação, um ponto crítico a ser analisado é a resistência

mecânica dos ganchos ao esforço constante durante uso e a mobilidade do

componente, o que pode gerar os modos de falha de quebra e não acionamento. A

esta segue a ação complementar de criação de guias que, além de permitirem um

mais fácil alinhamento entre os furos da micro-chave e da válvula, conferem ponto de

apoio para maior resistência.

A Figura 27 traz um compilado dos tempos obtidos durante estudo do posto

para cada ciclo Cn na esquerda e, no canto superior direito, uma estimativa de tempos

e atividades para a execução da mesma operação com o novo componente proposto.

No canto inferior direito, o gráfico de barras empilhadas dos tempos médios de ciclo

trazem um comparação entre eles, desmembrando as atividades em VAA, SVAA e

NVAA.

Figura 27: Tempos de montagem da micro-chave e projeção para o estado futuro.

A seguir é apresentada uma estimativa da economia gerada pela proposta.

Com base nos tempos obtidos e detalhados ao nível de atividade, foi possível

definir a nova sequência de atividades esperada e seus tempos. Na tabela abaixo, é

53

aplicada uma margem de segurança de 20% sobre o tempo total do ciclo estimado de

10,91 segundos, resultado em uma redução total de aproximadamente 25 segundos.

Para o ganho de BOM, foi utilizada a lista de materiais para obtenção do custo

médio dos parafusos e das micro-chaves (MC). Embora o processo de manufatura não

sofra alteração, o novo corpo da micro-chave passaria a utilizar uma maior massa de

matéria prima, motivo pelo qual foi incluído um pequeno acréscimo de custo.

Tabela 8: Comparativo de custos MOD e BOM para a alteração de fixação da micro-chave

II) Trilhos da prateleira do forno

O movimento das prateleiras é um fator qualificador básico do produto. Dela

espera-se um deslocamento fluído, ausência de ruído que não exija grande esforço do

usuário, mas, ao mesmo tempo, seja firme, evitando acidentes durante o uso e

transmitindo confiabilidade.

Para permitir o movimento à prateleira, foi desenvolvido um trilho em

barramento com mesmo acabamento. Embora confira pontos estéticos, a solução

eleva também o custo e tempo de produção.

Em função do design e de variações dimensionais durante a produção, foram

reportados problemas de qualidade por reclamações de campo endereçados ao modo

de falha de travamento das prateleiras, o que motivou a análise desse elemento.

Durante estudo do caso, identificou-se uma oportunidade de não somente

elevar a capabilidade do processo para atendimento das especificações, mas de

alterar o produto, de modo a reduzir seu custo e complexidade de montagem.

Com o elemento de origem dos problemas já identificado, partiu-se diretamente

para o estudo do componente e identificação dos pontos críticos, foi aplicado o

checklist desenvolvido, o qual segue abaixo apenas com as questões cujas respostas

indicaram oportunidades de melhoria.

54

Tabela 9: Checklist do componente. Trilhos de prateleira do forno.

Redução de componentes Sim Não


x

Os componentes devem ser de materiais distintos?

x

O componente tem função apenas de suporte/fixação? x

O componente A pode realizar também a função de B? x


x


O componente varia para cada modelo o produto? x


São utilizados elementos fixadores? (ex: pinos, parafusos) x

A fixação exige ferramenta? x


O alinhamento é realizado apenas visualmente? (sem guias) x


x


O componente exige manuseio por duas ou mais mãos? x


x

Do questionário pôde-se extrair a oportunidade de exclusão desse elemento.

Em uma eliminação por combinação, a proposta foi de alteração do perfil das laterais

da cavidade do forno para absorção da função de suporte, conforme Figura 28.

Figura 28: Proposta de alteração dos trilhos de prateleira do forno.

Para que a alteração seja possível, são necessárias etapas adicionais de

estampagem para formação das “costelas” e incremento do ferramental, o que onera o

55

processo de manufatura. Serão necessárias também alterações no dispositivo de

montagem, o que deve representar apenas um investimento pontual, sem alteração no

custo variável e no tempo de ciclo.

No entanto, mesmo com as alterações, tem-se, principalmente, ganho de BOM

e de logística. Enquanto o trilho em barramento é fornecido por terceiros e montado na

fábrica, a lateral do forno é atualmente estampada internamente. Sendo a estamparia

um processo já dominado pela companhia, seu incremento acarreta em gastos muito

inferiores aos da atual compra de trilhos.

Na Tabela 10 é apresentada uma estimativa da economia gerada pela

proposta. Não há estimativa para os investimentos iniciais de alteração do ferramental

e, para os valores de tempo de operação, considerou-se que a economia no tempo de

montagem se equipara ao incremento do tempo de estampagem. Assim, além do

ganho em qualidade para o modo de falha de travamento, tem-se o ganho em BOM,

com eliminação dos trilhos e incremento no custo de manufatura da cavidade.

Tabela 10: Comparativo de custos MOD e BOM para a proposta alteração do trilho de prateleira

III) Engate roscado do sistema gás

Por requisitos técnicos e do consumidor, é necessário que fornos e fogões

tenham entradas de alimentação de gás em dois formatos: rosca interna (fêmea), para

os modelos de embutir, e bico ou espigão.

Mais comum no mercado, a entrada tipo espigão permite o uso de mangueira

plástica maleável para gás combustível. Já a entrada do tipo roscada faz conjunto com

mangueiras metálicas, as quais tem um preço muito superior às anteriores para o

consumidor. Assim, pensando no custo e praticidade ao consumidor, a conexão do

tipo espigão é utilizada sempre que possível. Pensando na segurança e confiabilidade

em uso, no entanto, apenas modelos free-stand (fogões convencionais com pés)

permitem o uso de tais conexões. Pela condição térmica mais extrema, modelos de

56

embutir, slot-in, permitem apenas o uso de mangueiras metálicas e,

consequentemente, conexões do tipo roscada.

Pela ótica do sistema produtivo, as conexões espigão apresentam também

vantagens como o processo de fabricação mais simples, menor massa de matéria

prima e produto final e a própria facilidade de conexão de gás. O movimento repetitivo

de giro de punho para rosquear o dispositivo de teste ao produto é uma

vulnerabilidade ergonômica de alto impacto nos postos, o maior motivador do projeto.

Figura 29: Conexões do tipo roscada e espigão. Representação em corte.

Analisando a montagem, processo realizado internamente na empresa, tem-se

que a principal diferença entre os dois sistemas é o modo de realização dos testes de

confiabilidade, os quais requisitam diretamente estas entradas. O primeiro teste é o de

estanqueidade, no qual é injetado um gás inerte no produto para evidenciar possíveis

vazamentos. O segundo é o de chamas, no qual é injetado gás combustível para

verificar a eficiência dos queimadores.

Pela lógica de montagem da produção em linha e pelo takt time, estes testes

não podem ocorrer no mesmo posto, exigindo que os dispositivos de injeção de gás

sejam conectados e desconectados por duas vezes por produto, o que não é um

problema para os engates espigão, mas um grande problema para os roscados.

Como primeiro passo, o estudo do posto seguiu o fluxo PDCA proposto e as

análises de MURA e MUDA do WO com foco na operação de teste. A Figura 30

apresenta a análise de 10 ciclos consecutivos desta, onde foram definidas macro

atividades que, somadas, representam o tempo total de ciclo.

57

Figura 30: Crono-análise do posto. Teste com engate roscado

Extrai-se do estudo: (1) altos tempos de ciclo, (2) uma grande variação entre

tempos da mesma atividade e (3) altos tempos de NVAA.

Com a possibilidade de melhoria detectada, partiu-se para o estudo do

componente pelo preenchimento da checklist analisando a interface mais crítica, entre

a ferramenta e a entrada de gás do sistema.

Tabela 11: Checklist do componente. Engate de teste do sistema gás.


Os componentes devem ter movimento relativo? x


O componente varia para cada modelo o produto? x O mesmo posto de trabalho utiliza diferentes fixadores? x


O componente é montado em um berço estático?

x

O ponto de fixação é pouco visível? x A inserção tem grande interferência geométrica? x


O componente exige manuseio por duas ou mais mãos? x

58

A fim de aplicar os conceitos do DFMA, a primeira proposta de eliminação de

componentes é excluída pela limitação técnica de movimento relativo. A segunda, de

padronização de conexões, foi também excluída pois:

a) Substituir roscadas por espigões não permitiria uso de mangueiras metálicas.

b) Substituir espigões por roscadas dificultaria o processo de montagem, cujo

maior volume é em free-stand, e geraria uma perda de valor ao consumidor.

Dado o requisito técnico de manter as conexões roscadas, buscou-se então

trazer para elas as vantagens das espigão de modo análogo.

Diferentemente dos demais casos apresentados, onde foram realizadas

alterações no produto, neste caso foi proposta uma mudança na ferramenta: utilização

de um engate externo, do mesmo modo realizado nos engates espigão. Em silicone, o

dispositivo seria capaz de fazer a vedação por interferência geométrica ao abraçar o

tubo de alimentação, cujo perfil externo é cilíndrico. Na Figura 31, uma representação

da situação anterior e da proposta.

Figura 31: Proposta de alteração do dispositivo. Estado anterior (rosca) e atual (luva externa)

O rápido desenvolvimento e disponibilização da ferramenta permitiram a

medição dos resultados quantitativos apresentados abaixo. Nota-se que a facilidade

em produzir a ferramenta é um forte indício da simplificação resultante da aplicação

dos princípios.

Uma nova crono-análise foi realizada para a mesma operação, porém, com o

novo dispositivo e os resultados das situações anterior e proposta foram compilados

abaixo. Na esquerda, um quadro detalhado de tempos de cada operação e de cada

59

ciclo Cn. Na direita, um gráfico de barras empilhadas dos tempos médios de ciclo para

cada ferramenta, desmembrando-os em VAA, SVAA e NVAA.

Figura 32: Tempos da operação de teste do sistema gás e projeção para o estado futuro.

Com a alteração proposta obteve-se grande redução nos três aspectos críticos

levantados: (1) altos tempos de ciclo, (2) uma grande variação entre tempos da

mesma atividade e (3) altos tempos de NVAA.

O quadro de tempos do engate roscado traz alguns tempos em destaque nas

últimas colunas indicando as atividades com maiores amplitudes de tempo ao longo

dos ciclos e maiores tempos de execução.

Olhando para as atividades causadoras dessa variação, é possível apontar a

dificuldade das operações de rosqueamento. Além da operação realizada de baixo

para cima, o que compromete a visibilidade e vai contra os princípios do DFMA, roscas

apresentam uma facilidade natural ao travamento caso algum erro direcional seja

cometido, o que leva a retrabalho e um maior tempo despendido para posicionamento.

Nota-se também uma redução do número de atividades. O sistema atual exige

que, primeiramente, o dispositivo (1) seja rosqueado sozinho e, posteriormente, a

mangueira (2) seja conectada a fim de não gerar torção. Com a alteração, o dispositivo

passa a ser acoplado à mangueira. Eliminando a necessidade de giro, elimina-se a

necessidade de duas conexões consecutivas.

Uma vez que o produto não foi alterado, não houve ganho de BOM, mas

ganhos consideráveis em tempo de operação e ergonomia. Considerando uma

remuneração da mão de obra direta de R$ 12,00/h, tem-se:

60

Tabela 12: Comparativo de custos MOD e BOM para a proposta de melhoria do dispositivo de teste

4.2.2 Considerações sobre os resultados

O DFX é extremamente abrangente ao buscar satisfazer todos os possíveis

requisitos do mercado. Naturalmente, embora sejam complementares, os princípios de

cada vertente do DFX, por vezes, divergem, o que impede sua aplicação plena e

conjunta.

Sem reduzir importância das demais vertentes, este trabalho priorizou a análise

de aplicação do DFMA e busca aplicar seus princípios, contudo, o ambiente real de

uma empresa é altamente complexo e não permite que uma alteração no produto

justifique-se apenas pela economia de alguns segundos ou centavos de montagem.

Cabe ao corpo gestor de cada companhia definir sua estratégia de entrega de valor ao

cliente, devendo ponderar entre as diversas vantagens competitivas, como custo,

qualidade, flexibilidade e outros. Um processo pouco trivial.

Com tantas visões, critérios subjetivos e abordagens do DFX, o processo

decisório pode ser complexo e pouco direto. Neste sentido, uma proposta é a

utilização de métodos de auxílio à tomada de decisão, como o Método Multicritério,

mostrado na Tabela 13. Seja para novos projetos (NPIs) ou projetos de melhoria

(EPIs), este método torna a decisão mais clara e quantificável ao atribuir pesos a cada

indicador.

Mesmo estes pesos sendo estabelecidos subjetivamente com base na

estratégia da empresa, garante-se que todas as propostas sejam avaliadas por uma

mesma métrica.

Outros indicadores e métodos podem ser também considerados, como:

Análise da gravidade, urgência e tendência do problema que visam solucionar,

em caso de problemas de segurança e qualidade.

61

Grau de dificuldade de aplicação, tempo e risco como critério de priorização.

Tempo para retorno do investimento, payback, muito comumente aplicado para

comparar projetos de diferentes naturezas.

A Tabela 13 traz um exemplo de aplicação do Método Multicritério, onde cada

ação de melhoria tem seu impacto avaliado em cada indicador por uma escala de

“muito insatisfatório” a “muito satisfatório” e, em seguida, esta escala convertida em

números é multiplicada pelo peso de cada indicador. Assim, o método matemático

identifica as melhores escolhas.

Tabela 13: Matriz de análise de viabilidade das propostas.

Em uma escala de 1 a 9, foi possível comparar as situações posteriores sobre

as anteriores: atual versus passado, no momento 1, e proposta versus atual, no

momento 2. Atingindo nota superior à média, 5, é possível afirmar que, com base nos

indicadores de segurança, qualidade e custo, todas as modificações estudadas e as

propostas sugeridas geraram benefícios pra a companhia, exceto a utilização de

trempes individuais que, como apresentado, gerou um retrocesso em relação ao

DFMA.

Isso permite concluir que o uso da filosofia DFMA gerou resultados globais

positivos, considerando todos os fatores, mesmo gerando algumas perdas em fatores

isolados como a qualidade percebida no caso dos trilhos de prateleira do forno.

Resultado já esperado pela natureza discutida do DFX.

62

Resalta-se também que alguns desses resultados foram apenas estimados.

Worren, Moore e Cardona (2002) e Boothroyd, Dewhurst e Knight (1994) elencam

diversas vantagens do uso do DFMA, as quais se esperou verificar na prática.

Entretanto, deve-se considerar a realidade de uma grande empresa e as limitações

que isso implicou na coleta de resultados.

Características como o alto grau de divisão departamental, alta rotatividade dos

membros e a complexidade das operações levaram a alguns fatores limitantes, tanto

para a condução das etapas da metodologia, quanto para a análise de resultados.

a) Processos de aprovação e implementação de mudanças no produto podem ser

demasiadamente longos, comprometendo ou impossibilitando a coleta e

análise de resultados das melhorias em tempo hábil.

b) Mudanças no produto geram mudanças no processo produtivo, às quais os

operadores devem se adaptar. Essa adaptação não é instantânea, exigindo,

em alguns casos, meses até que a curva de produtividade dos operadores

atinja 100% (ramp up). Assim, a queda de produtividade devido às mudanças

podem mascarar os resultados quantitativos de tempo de produção ao elevá-

los no momento inicial.

c) Pessoas são naturalmente resistentes a mudanças. Uma vez que os

operadores já estão acostumados com o modo antigo, uma mudança no

método pode gerar uma aversão. Esta aversão soma-se à queda de seus

rendimentos, citada acima, fazendo com que sua percepção sobre a melhoria

seja negativa. Assim, pesquisas qualitativas com os operadores sobre a

facilidade percebida da operação podem também ser mascaradas.

d) Limitação dos dados históricos. Além da falta de dados há falta de informação

sobre o método utilizado para obtenção dos dados no passado, característica

tão importante quanto os próprios dados.

63

5 CONCLUSÃO

O estudo de caso apresentado buscou o entendimento de como o DFMA vem

sendo aplicado em uma empresa de grande porte com produtos de alta complexidade,

através de observação, e como ele poderia ser inserido em projetos de melhoria para

aumento de eficiência do processo produtivo, através da aplicação de conceitos

extraídos na literatura.

No primeiro momento, foi possível estudar não somente o produto e suas

alterações, mas se e como o DFMA está inserido na cultura da companhia para a

condução dos projetos.

A estrutura atual da empresa estudada divide a engenharia de produtos em

dois times: NPI, focado no desenvolvimento de novos produtos, e EPI, focado na

melhoria de produtos finalizados. Enquanto os projetos NPI priorizam a proposição de

valor ao mercado, os projetos EPI, mostrando maior proximidade com o DFMA, têm

como objetivo principal a simplificação do produto e redução de custo. Nota-se na

cultura observada um foco na redução de custo de BOM, enquanto demais custos,

como o de MOD, ergonomia e tempo de montagem não são vistos como meta, apenas

um critério de aprovação ou reprovação da alteração no produto, ocorrendo na última

fase do processo desenhado.

Além da estrutura, nota-se também pelo número de melhorias observadas e

pelo conhecimento adquirido sobre o fluxo de projeto que a companhia é familiarizada

com os princípios do DFMA, porém, este ocorre de maneira intuitiva pela experiência

do time de projeto, não existindo um método sistêmico que guie a identificação de

oportunidades e proposição de melhorias.

Embora apresentado na literatura como uma metodologia a ser aplicada no

início do ciclo de vida do produto, em sua fase de desenvolvimento, o DFMA se

mostrou muito eficiente quando aplicado em projetos de melhoria do produto

finalizado. Neste contexto, produtos podem ser melhorados com agilidade à medida

que novas tecnologias surgem e ideias são desenvolvidas. Sua aplicação em projetos

já instalados facilita também o contato e absorção de ideias dos operadores, os mais

afetados pelas dificuldades dos processos de produção.

Para sua aplicação em projetos NPI, ressalta-se o equilíbrio e ponderações

exigidos. Em tais projetos, diversos outros fatores devem ser avaliados que não o

custo de produção. Como exemplo, seguindo exclusivamente os princípios do DFMA

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para redução de custo, não seria aprovada a utilização de trempes simples, privando o

mercado de uma nova proposta de valor e a empresa de um possível diferencial

competitivo.

O segundo momento do trabalho permitiu grande absorção do conhecimento

sobre o DFMA ao possibilitar sua aplicação não somente para a proposição de

melhorias, mas para o desenvolvimento de um processo lógico e ferramentas que

guiassem essa aplicação.

Podem-se encontrar na literatura algumas ferramentas para aplicação do

DFMA, no entanto, por sua complexidade, estas podem tornar a condução do projeto

demasiado lenta e burocrática. Aumentando exponencialmente o efeito de

congelamento do projeto, tem-se a complexidade inerente aos produtos estudados, o

que pode levar as equipes a desistirem de sua aplicação.

Em uma escala muito maior do que para projetos de novos produtos, espera-se

iteratividade e agilidade dos projetos de melhoria contínua, como os estudados. Assim,

buscou-se o desenvolvimento de um processo e ferramentas simples e de rápida

aplicação, que trouxessem dinamismo ao projeto e não levassem as equipes a

desistirem de seguir um processo formal e documentado, problema que assola

diversas empresas. Como um passo futuro, é possível considerar a lapidação da

ferramenta para avaliação do sistema desenvolvida e sua implementação como guia

para os projetos EPI.

Por fim, a condução desse trabalho permitiu um maior contato com o processo

de desenvolvimento de produto e de projetos de melhoria em uma empresa de grande

porte, o consequente e imprescindível contato com diversas áreas funcionais e a

aplicação de conhecimentos sobre PDP e processos de manufatura de metais e

polímeros adquiridos no curso. Em especial, a metodologia DFMA adotada como tema

central demonstrou grande relacionamento com a Engenharia de Produção ao inserir-

se no PDP com foco no impacto do produto sobre o próprio sistema produtivo.

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