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    Modelo de Avaliao de Arranjos Fsicos sob a tica da Manufatura

    Celular: resultados em dois estudos de caso

    Giuliano Marodin (UFRGS/PPGEP) [email protected]

    Tarcisio Abreu Saurin (UFRGS/PPGEP) [email protected]

    Resumo: O objetivo deste artigo propor um modelo de avaliao de arranjos fsicos sob a tica da manufatura celular (MC). Este artigo considera o fluxo das tarefas e de operadores conectados em relao aos elementos tempo, espao e informao serem os princpios da MC. O modelo divide-se em quatro etapas: identificar a famlia de produtos; avaliar fatores crticos da MC; classificar o tipo de clula; e propor melhorias. Foram realizados dois estudos de caso a fim de avaliar a aplicabilidade do modelo, cujos resultados demonstram a rapidez e utilidade do modelo na avaliao e proposio de melhorias em clulas de manufatura. Palavras-chave: Manufatura Celular; Organizao do trabalho; Arranjo fsico celular 1. Introduo

    A crescente utilizao de clulas de manufatura durante a ltima dcada foi resultado principalmente da disseminao do Sistema Toyota de Produo. Inmeras empresas ocidentais adotaram essa estratgia para competir em critrios como flexibilidade, tempo de resposta, custo e qualidade. Entretanto, tanto no meio acadmico quanto nos ambientes organizacionais, ainda freqente observar a dificuldade de conceituao de clulas de manufatura, em particular no que diz respeito a sua diferenciao do arranjo fsico celular (HYER; BROWN, 1999). Na literatura, a definio mais usual de manufatura celular (MC) se refere a entender esta como apenas um arranjo fsico, ou seja, um agrupamento de diferentes processos que permitam a produo de um conjunto de produtos similares (DROLET et al., 1996). Este conceito vem sendo criticado, dentre outros motivos, por focar apenas em dimenses tcnicas, deixando de lado a dimenso humana (HYER et al., 1999). Segundo Wemmerlov e Johnson (1997) os fatores humanos, como envolvimento do empregado, liderana e rodzio, esto entre as variveis menos discutidas em processos de implantao de clulas, embora possam ter um grande impacto em seus resultados.

    A partir do reconhecimento da existncia de diversos tipos de clulas de manufatura e da grande diversidade de resultados alcanados, Hyer e Brown (1999) enfatizam que esta forma de organizao do trabalho contempla requisitos maiores que um simples arranjo fsico. Na verdade, a interao entre os elementos tempo, espao e informao seria responsvel pelo desempenho da MC, influenciando nos principais benefcios trazidos por ela (HYER; BROWN, 1999). Estes elementos vm sendo incorporados em trabalhos relativos a este tema no Brasil, como, por exemplo, em Santos et al. (2002) e Loiola et al. (2005). Entretanto, a literatura ainda no disponibilizou uma ferramenta que permita a caracterizao de clulas de manufatura segundo os seus elementos essenciais, com intuito de melhorar o desempenho destas. Nesse contexto, este artigo pretende contribuir com um modelo de avaliao e identificao de melhorias em arranjos fsicos sob a tica da manufatura celular.

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    O modelo proposto, chamado de MMCel, possui quatro etapas. A primeira etapa identifica o arranjo fsico com um arranjo celular baseado em tecnologia de grupo, essencial para a caracterizao de uma clula de manufatura. A segunda etapa avalia o desempenho da clula de manufatura de acordo com os elementos tempo, espao e informao. A intensidade e interao destes elementos so analisadas na terceira etapa, e, por fim, na etapa quatro so levantados os principais problemas vislumbrados e feitas s sugestes de melhorias.

    O presente artigo esta dividido da seguinte forma, a Sesso 2 contm os conceitos da MC, seguida da Sesso 3 que apresenta o mtodo de pesquisa utilizado. O modelo proposto apresentado na Sesso 4, e, aps, esto descritos os dois estudos de caso onde o modelo foi aplicado, na Sesso 5. Finalmente, a Sesso 6 descreve as concluses do trabalho. 2. Manufatura Celular 2.1 Conceito O presente artigo adota a proposta de Wermmerlov e Johnson (1997), que conceituam a MC como uma forma de organizao do trabalho. Deste modo, a MC no est limitada ao planejamento do arranjo fsico, incluindo todo o planejamento do sistema sciolgico e tcnico envolvido em seu funcionamento. Assim, a MC composta por fatores tcnicos, como, por exemplo, o agrupamento de processos e produtos, bem como em fatores sociais, como, por exemplo, os mecanismos de superviso e grau de autonomia dos operadores (HYER et al., 1999). Hyer e Brown (1999) partiram do sistema tcnico para desenvolver uma nova abordagem, afirmando que as clulas de manufatura devem possuir um fluxo de trabalho onde processos e operadores estejam intimamente conectados em relao aos elementos tempo, espao e informao. 2.2 Arranjo fsico celular

    O arranjo fsico celular constitudo pelo agrupamento de diferentes mquinas e equipamentos que permitam a produo de um conjunto de produtos similares em pequenos ou mdios lotes (DROLET et al., 1996). Burbidge (1996) acrescenta que estes agrupamentos devem conter todos os recursos necessrios para a fabricao do grupo de produtos produzidos. No agrupamento de produtos ao qual se refere o arranjo fsico celular esta presente o conceito de Tecnologia de Grupo.

    Enquanto um arranjo fsico por processo est organizado para produzir em pequenos volumes e grande variedade, um arranjo fsico por produto tem caractersticas contrrias, produzindo em grandes volumes e pequenas variedades. O arranjo fsico celular est posicionado entre estes dois arranjos fsicos, oferecendo a produo eficiente em volumes intermedirios com uma variao considervel (HAYES; WHEELWRIGHT, 1979; SLACK et al., 2002). Vale tambm salientar que em muitas operaes so utilizados arranjos fsicos mistos, que so compostos de mais de um tipo de arranjo fsico tradicional. 2.3 Tecnologia de Grupo A tecnologia de grupo (TG), sob o aspecto da manufatura, uma filosofia que busca obter vantagens econmicas e operacionais explorando as semelhanas mediante o estabelecimento de um grupo de similar de produtos (LORINI, 1993). O objetivo principal da TG na manufatura reduo da complexidade do fluxo produtivo, para que, atravs da reduo em perdas na produo, possam ser obtidos ganhos de produtividade e flexibilidade (SILVEIRA, 1994). A TG fundamental para arranjos celulares, pois, alm de estar contida na definio deste arranjo fsico que resultado de um agrupamento, responsvel pelos benefcios ligados a trs fatores principais, segundo Silveira (1994): reduo de desperdcios

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    ligados troca de ferramental e ajustes em mquinas; racionalizao do fluxo de materiais levando a reduo de tempo de transporte e material em estoque; e diminuio da complexidade de sequenciamento de produo que pode resultar em maior velocidade e acurcia dos resultados de planejamento e controle de produo. Desta forma, os mtodos de formao e avaliao de agrupamentos se tornaram fundamentais para o desenvolvimento, a implantao e o funcionamento de clulas de manufatura. Em raros casos, como em Hyer et al. (1999), estas decies aparecem como menos importantes para a implantao de clulas de manufatura. Existem diversos mtodos de formao de agrupamentos, entretanto estes no sero abordados por no fazerem parte do objetivo deste trabalho. J os mtodos de avaliao de agrupamentos se demonstram importantes ferramentas para avaliar a utilizaa de TG em clulas de manufatura

    Os mtodos de avaliao de agrupamentos podem ser divididos em seis tipos, segundo Sarker e Khan (2001): eficincia do grupo (CHANDRASEKHARAN; RAJAGOPALAN, 1989); eficcia do grupo (KUMAR; CHANDRASEKHARAN, 1990); eficcia ponderada do grupo (NG, 1993); ndice do grupo (NAIR; NARENDRAN, 1996); medida do grupo (MILTENBURG; ZHANG, 1991); e eficincia ponderada do grupo (SARKER; KHAN, 2001). O mtodo de avaliao de eficincia de grupo permite a ponderao das incidncias intra-celulares e inter-celulares. A relao intra-celular se refere a quantidade de produtos que no possuem um nmero de processos comuns ao grupo. Por outro lado, a relao inter-celular se refere a quantidade de produtos que possuem processos incomuns ao grupo (SILVEIRA, 1994). Uma vantagem apresentada por este mtodo est no fato de que este mantm um nvel confivel e prtico de informaes necessrias.

    A partir da formulao da matriz de produto e processo, registrando o valor 1 ao ocorrer a incidncia e 0 a no ocorrncia, o clculo contido em Chandrasekharan e Rajagopalan (1989) resulta no valor de N, na seguinte formulao: N = qn1+(1-q)*n2 0 q 1 Onde: N= resultado da eficincia do grupo n1 = Nmero de registros de 1 nos blocos celulares -------------------------------------------------------------- Nmero total de registros nos blocos celulares (0 e 1) n2 = Nmero de registros de 0 fora dos blocos celulares -------------------------------------------------------------------------- Nmero total de registros fora dos blocos celulares (0 e 1) q = Fator de ponderao entre os registros inter e intra celulares. Se o grau de importncia for o mesmo, o fator equivale a 0,5. Caso a importncia das relaes intra-celular for maior que a inter-celular , o fator de ponderao deve assumir um valor maior que 0,5. A formulao do exemplo contido na Tabela 1, onde os quadrados marcados formam os blocos celulares, demonstra o clculo de eficincia:

    Processos/Produtos Produto A Produto B Produto C Produto D

    Operao 1 1 1 1 Operao 2 1

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    Operao 3 1 1 Operao 4 1 1 1 Operao 5 1 1

    Tabela 1: Exemplo de matriz de incidncia produto e processo N= 0,5 * ( 9 / 12 ) + (1 0,5) * ( 8 / 12) N= 70,8 % 2.4 Benefcios da Manufatura Celular

    A maior parte dos trabalhos a cerca dos benefcios trazidos pela MC so relacionados a simulaes matemticas e pesquisas empricas, comparando transformaes ocorridas a partir da nova forma de organizao do produo (SHAMBU et al., 1996). Assim, se torna importante destacar que a anlise dos benefcios da MC deve ser relacionada ao tipo de organizao de produo a ser substitudo ou comparado.

    Segundo Silveira (1994), grande parte das aplicaes de MC se refere a sua implantao no lugar de arranjos fsicos funcionais (AF). Nesses casos, os benefcios enfatizam a melhoria na qualidade dos produtos, aumento da utilizao do operador, reduo de setups, menor lead time, menor tempo de resposta, diminuio de produtos entre processos (WIP) e, conseqentemente, reduo de custos (WEMMERLOV; HYER, 1989; WEMMERLOV; JOHNSON, 1997). Os resultados negativos em alguns indicadores tambm ocorrem na transio de AF para MC devido a alterao de arranjo fsico (SHAMBU et al., 1996). Exemplos desvafovveis citam a queda no percentual de utilizao de mquinas, perda de flexibilidade, custo do re-arranjo fsico, duplicidade de maquinrio (SURESH, 1992; MORRIS; TERSINE, 1994) e at problemas de resistncias de operadores ao trabalho em equipe e a multifuncionalidade (WEMMERLOV; JOHNSON, 1997). A substituio de linhas de produo por clulas de manufatura traz uma flexibilidade maior a produo, entretanto, isto tambm pode significar resultados desfavorveis, tais como: aumento do tempo total de setups; perda de sinergia entre os processos em funo da diviso de uma linha de produo nica em mais de uma clula de trabalho; o aumento do tempo de atravessamento (flow-time); e o aumento do WIP (SURESH, 1991; MORRIS; TERSINE, 1990). Por outro lado, os benefcios mais comuns so: o aumento de flexibilidade de mix e volume de produo; a reduo do tempo marginal de setup; a reduo de lotes de fabricao (HYER; WEMMWERLOV, 2004). Estes diferentes resultados levam a crer que a anlise de benefcios da MC deve ser encarada de forma abrangente, pois pode envolver tanto aspectos positivos quanto negativos. Enquanto em uma transio de AF para MC, conforme explicado anteriormente, ocorre uma diminuio de flexibilidade, diminuio do tempo de resposta e reduo de WIP. J caso de uma transio de AP para MC ocorre exatamente o contrrio: aumento do WIP, aumento do tempo de resposta e maior flexibilidade. 2.5 Princpios da MC

    Os princpios da MC presentes neste artigo seguem a definio establecida por Hyer e Brown (1999), que identifica dois critrios bsicos para identificao de clulas de manufatura: o primeiro critrio se refere a satisfazer a caracterizao de um arranjo fsico celular baseado em tecnologia de grupo, sendo que, para alguns autores, o conceito de clulas de manufatura se restringe ao arranjo fsico. Entretanto, Hyer e Brown (1999) adicionaram uma nova perpectiva, a partir do segundo critrio que define a relao entre os elementos tempo, espao e informao como primordial para o estabelecimento da MC. Tal relao

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    responsvel pela obteno dos principais benefcios trazidos por esta forma de organizao do trabalho.

    Assim, permitida a existncia de graus diferentes de relao entre aqueles trs elementos, o que implica em diferentes resultados alcanados em uma clula de manufatura. A totalidade dos benefcios alcanada apenas quando a clula de manufatura adere a disciplina de reunir, de forma harmnica, os trs elementos, caracterizando assim uma clula fsica real. A distribuio desigual da relao entre os elementos resultaria em outros tipos de clulas de manufatura, com um menor nmero de benefcios. Este conceito foi constitudo buscando o posicionamento da clula fsica real em relao aos elementos principais.

    No que se refere ao elemento tempo, uma clula fsica real deve ter pouco atraso entre o final de uma tarefa e o incio da prxima, alm do baixo tempo de transferncia e espera em relao aos produtos e materias. Em consequencia, a produo de pequenos lotes, baixo tempo de setup, treinamento multifucional e rodzio so exemplos de prticas que diminuem o efeito dos desperdcios de tempo entre atividades (HYER; BROWN, 1999)

    O espao considerado fundamental na constituio de clulas de manufatura, sendo que a proximidade dos equipamentos o elo de ligao entre os elementos tempo e informao. A proximidade reduz o desperdcios relativos a transferncia de materiais e a troca de informaes entre mquinas e operadores. A utilizao de equipamentos menores e configuraes fsicas compactas, tais como os arranjos em U (BLACK, 1991), so exemplos de prticas que reforam o elemento espao.

    A troca de informao um princpio que aparece em poucos trabalhos relativos ao tema, mas que, impulsionada pelas prticas enxutas (MONDEN, 1987), foi incorporada como fundamental na organizao de sistemas fabris. Para Hyer e Brown (1999) a troca de informao entre operadores e mquinas deve ser completa, precisa e acessvel a todos, indicando metas, pedidos, especificaes, procedimentos e disponibilidade de componentes.

    A relao tempo-informao a mais dinmica dentre todas. Na realizao de tarefas necessrio preciso no tempo, sendo que, informaes completas e disponveis podem ser utilizadas para diminuir os tempos operacionais. O espao tambm influencia no fluxo de informao intra-celular. A proximidade de pessoas, mquinas e processos aumenta o potencial de comunicao contnua entre os operadores e facilita a resoluo rpida de problemas. Essa troca de informaes permite que os operadores tomem conhecimento sobre o nvel de estoque, problemas de qualidade, gargalos de produo, falta de componentes e outros fatores-chave do desempenho da clula. A reduo de atrasos no transporte de materiais entre tarefas, faz da relao espao-tempo mais uma importante relao da MC. Quanto maior a distncia percorrida por um componente dentro da empresa, maior a probabilidade de atraso na produo por espera de material, envio a um local errado ou sofrer danos relativos ao manuseio (HYER; BROWN, 1999).

    A classificao sugerida por Hyer e Brown (1999) leva em considerao que a clula fsica real apresenta a totalidade dos benefcios oferecidos pela MC, e que os demais tipos de clulas de manufatura possuem deficincia em um ou mais destes elementos. Neste caso, cada uma das demais tipologias no teria a disciplina de uma clula fsica real em relao aos princpios da MC.

    A figura 1 representa a relao entre as tipologias de clula de manufatura classificadas em contraponto ao elemento deficiente:.

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    FIGURA 1: Classificao de clulas de manufatura. Adaptado de Hyer e Brown (1999)

    Os tipos possveis de clulas de manufatura esto contidos na Figura 2 com uma breve

    descrio de como seria a relao ente os elementos.

    Tipo de clula Deficincia Descrio

    Virtual Espao Pessoas e equipamentos dedicados uma famlia de produtos e o fluxo de trabalho est ligado apenas ao tempo e informao

    Virtual latente Tempo e Espao Tarefas realizadas sequencialmente em locais separados e com atrasos de movimentao de produto

    Fsica latente Tempo Maquinrio agrupado e informaes disponveis, mas com atrasos devido a fatores relacionados ao tempo

    Fsica latente Informao Maquinrio agrupado e tarefas seguindo o fluxo sem atrasos, mas com pouco ou nenhum fluxo de informaes

    Fsica latente Tempo e Informao Pessoas, equipamentos e tarefas agrupados, mas com tempo entre tarefas longo e fluxo de informao pobre

    Inexistente Espao e Informao A presena de apenas tempo muito pouco provvel. A proximidade espacial ou o fluxo de informao fundamental para ocorrer o fluxo de produo.

    FIGURA 2: Elementos deficientes e caractersticas da manufatura celular (adaptado de Hyer e Brown, 1999) 3. Mtodo de Pesquisa

    O modelo proposto foi construdo a partir de uma reviso terica sobre manufatura celular, seus principais benefcios e caractersticas. A partir deste modelo desenvolvido, foram escolhidas duas empresas que utilizam arranjos fsicos celulares para realizao de estudos de caso visando validar o modelo. A primeira empresa denominada Lanches S.A. neste estudo, sendo esta uma multinacional do ramo alimentcio e caracterizada por fornecer lanches rpidos. A empresa foi escolhida principalmente pela facilidade de visitao e anlise e por adotar a organizao da produo como um diferencial competitivo de manufatura (ZAWISLAK et al., 2003). O segundo caso de uma empresa que fabrica armas, forjados, blindagens, capacetes, mquinas e ferramentas em geral, que ser chamada de Forjas S.A. Esta empresa foi escolhida por apresentar arranjos fsicos celulares caractersticos de indstrias do setor metal-mecnico, que, segundo Wemmerlv e Hyer (1989), so as que mais beneficiam com as implantaes de MC e onde essas foram bastante difundidas. Ambas as empresas reconhecem a manufatura e operaes como forma de obter e sustentar vantagem competitiva.

    A coleta de dados foi feita atravs de uma visita cada empresa, onde foram entrevistados os gerentes, supervisores de produo e responsveis de produo com objetivo

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    de entender o processo produtivo e escolher uma clula para realizar o estudo. Aps, foi realizada uma visita ao cho de fbrica durante um perodo de duas a quatro horas com os objetivos de entender o funcionamento da clula, de avaliar os fatores crticos e desenhar o layout produtivo. Os dados obtidos na observao foram analisados e discutidos em conjunto com os responsveis dos setores, gerando as sugestes de melhorias. Foi avaliado um arranjo fsico celular em cada uma das empresas, sendo que o critrio de escolha foi a importncia e complexidade de produo de acordo com as entrevistas feitas com a gerncia. 4. O Modelo MMCel

    O modelo composto de quatro etapas. A primeira faz a identificao de uma clula de tecnologia de grupo, ou seja, responde ao primeiro critrio do conceito de Hyer e Brown (1999) para identificar se h dedicao a uma famlia de produtos. A segunda etapa avalia os fatores crticos de sucesso na clula objeto de estudo, associando tais fatores aos elementos tempo, espao e informao. A partir da segunda etapa, a terceira etapa classifica a clula de manufatura de acordo com os seis tipos existentes. A quarta etapa utilizada para identificar e propor melhorias. 4.1 Primeira Etapa: Identificar Famlia de Produtos

    Foi utilizado o indicador de eficincia de agrupamento com o intuito de avaliar o grau de utilizao de tecnologia de grupo e confirmar a utilizao de um arranjo fsico celular, conforme a definio do mesmo.

    Esta etapa inicia pela construo da matriz produto e processos, que apresenta a lista de produtos fabricados nas colunas e os processos produtivos ou equipamentos contidos no arranjo fsico em suas linhas. A partir desta matriz, se utiliza o mtodo de avaliao de eficincia de agrupamento, segundo Chandrasekharan e Rajagopalan (1989). Como a avaliao ser feita em apenas um agrupamento de cada vez, o fator de ponderao ser utilizado como valor 1, pois sero avaliadas apenas as relaes intra-celulares.

    Este indicador foi escolhido por apresentar um nvel confivel e prtico de informaes. Para fins desta etapa, um arranjo fsico deve apresentar um ndice maior que 75 % na eficincia do grupo para ser considerado um arranjo fsico celular, conforme sugerido por Duggan (1998). Desta forma, caso o arranjo apresente este indicador de valor igual ou maior ao estipulado, ser considerado um arranjo fsico celular e estar satisfazendo a primeiro critrio estabelecido por Hyer e Brown (1999) para uma clula de manufatura.. 4.2 Segunda Etapa: Avaliar dos Fatores Crticos

    O objetivo desta etapa avaliar a interao entre os elementos tempo, espao e informao, de acordo com o segundo critrio dos princpios da MC. Os fatores crticos foram determinados a partir de diversos trabalhos sobre o tema (HUNTER et al., 2005; MONDEN, 1983; GUIMARES et al., 2005; SUZAKI, 1983; GHOSH, 1990; WEMMERLV; HYER, 1989; KANNAN; GHOSH, 1995; HYER et al. 1999).

    A figura 3 contm os fatores crticos e suas relaes com os elementos tempo, espao e informao, sua descrio e seus benefcios. Com o intuito de elaborar um modelo que possa captar a relao harmnica ou desarmnica entre os elementos, foi estabelecido que apenas cinco fatores crticos se relacionassem com cada um destes elementos. As interaes foram consideradas apenas em seu carter mais significativo, desconsiderando as relaes fracas existentes entre fatores e elementos.

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    Fatores Crticos Descrio Tempo Espao Inform. Benefcios

    01. Tempos de setup reduzido

    Tempos de setup entre os produtos da clula, em relao aos produtos grupo A, no processo gargalo. X

    Maior flexibilidade e mais capacidade de manter o fluxo de produo.

    02. Mnimo estoque entre processo

    Comparao entre estoque entre processos da clula e produo diria. X X

    Reduo de perdas por estoque, menor tempo de ciclo.

    03. Tempos dos processos da famlia balanceados Indicador de eficincia do balanceamento X

    Otimizao da utilizao de recursos homem/mquina, minimizar os efeitos da restrio de gargalo.

    04. Tempo de movimentao/tempo tarefas

    Relao entre a perda por movimentao dos operadores sobre o tempo de processamento. X X

    Reduo de perdas de movimentao, otimizao das tarefas.

    05. Clula em tamanho reduzido, forma compacta (U, V, L, circular, por exemplo)

    Dimenses da clula e nmero de operadores em relao a capacidade do layout em viabilizar a troca de materiais entre todos os operadores. X X

    Facilita o controle das tarefas, a troca de informaes entre operadores e assegura o fluxo de materiais/informaes.

    06. Equipamentos mveis Possibilidade de rearranjo da maior parte dos equipamentos de acordo com a demanda. X Aumenta flexibilidade de adaptao a flutuaes de mix e volume de produo.

    07. Ocorre troca de informaes entre operadores/mquinas

    Grau de utilizao de comunicao (sonora e visual) entre operadores e ou mquinas. X

    Viabiliza um maior controle dos processos, propicia troca de informaes entre operadores.

    08. Visibilidade de toda a clula

    Viabilidade de visualizao dos fluxos de produtos, processos e operaes por todos os operadores. X X

    Melhora o controle dos processos e possibilita a troca de informaes entre os operadores.

    09. Sistema de controle perceptvel

    Grau de aplicao de sistemas de controle que proporcionem rpido feedback aos operadores disponibilize rapidamente a informao aos operadores. X

    Permite melhora na qualidade e diminuio de perdas no processo.

    10. Multifuncionalidade e Rodzio

    Capacidade dos operadores de realizar mltiplas tarefas. Freqncia de rotao dos operadores pelos diversos postos de trabalho. X

    Aumento da flexibilidade atravs de perdas menores de tempo em mudana de produtos e alteraes de postos de trabalho.

    11. Organizao fsica da clula conforme fluxo dominante

    Grau de acomodao do layout conforme o fluxo dominante dos produtos. X

    Facilita o controle e reduz interferncias entre fluxos a operao, aumentando a capacidade de deteco e perdas.

    FIGURA 3: Relao entre Fatores Crticos x Variveis Analisadas x Benefcios

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    O nvel de implantao de cada um dos fatores crticos listados na figura 3 deve ser avaliado, levando em considerao uma escala de zero a trs (0inexistente; 1fraco; 2mdio; 3forte) na clula onde o modelo est sendo aplicado. O tempo necessrio para avaliar cada fator pode variar dependendo da situao, mas estimado que a observao do funcionamento da clula deva ser de, no mnimo, duas horas de trabalho. Em alguns casos, as clulas podem operar com um nmero variado de operadores, alterando at em um mesmo turno de trabalho. Nesses casos, sugerido que esta etapa seja realizada de acordo com a situao mais usual de funcionamento da clula. A figura 3 pode servir como tambm como ferramenta para a aplicao do modelo, sendo que o importante para a prxima etapa o resultado da soma das intensidades de existncia dos fatores crticos de cada elemento. Para uma melhor aplicao desta proposta, sugerido que seja feito um desenho da disposio fsica e funcionamento da clula analisada, o qual poder auxiliar na avaliao de alguns dos fatores crticos, como para os fatores quatro, cinco, oito e onze. Alm disso, o desenho poder ser utilizado como base para futura aplicao em processos contnuos de melhoria. Tambm pode ser necessrio consultar documentos, como por exemplo tempos padro, indicadores de setup, ferramentas de planejamento e controle de produo, bem como entrevistar trabalhadores e gerentes. 4.3 Terceira Etapa: Classificar em relao aos Princpios

    A partir da avaliao dos fatores crticos, a terceira etapa fundamenta-se em classificar a intensidade de cada um dos trs elementos e suas interaes. O grau de intensidade resulta da pontuao recebida na avaliao de fatores crticos, assim, cada elemento que estiver relacionado a cada um dos fatores crtico recebe a soma de todos os pontos relativos a estes. No caso dos fatores crticos que esto relacionados a mais de um elemento, ambos os elementos recebem o valor da pontuao.

    O resultado de cada um dos elementos deve ser transformado em percentual de acordo com o mximo possvel, ou seja, se divide por 15. Para se considerar um elemento como deficiente, o resultado tem de ser inferior a 65 %, pois, desta forma, a mdia da soma dos fatores crticos teria um resultado menor que 2. O resultado torna possvel verificar quais os elementos esto deficientes e quais no esto deficientes para seguir para a classificao de tipologia.

    A nomenclatura apresentada na Figura 2 utilizada para classificar a clula de manufatura em: Virtual Latente (deficiente em tempo e espao); Virtual (deficiente em espao); Fsica Latente (deficiente em informao e ou tempo); ou uma Clula Fsica Real.

    Assim, a clula que apresentar um os trs elementos superiores a 65 % na avaliao ser considerada uma clula fsica real. No caso de apresentar deficincia nos trs elementos, este ser considerado apenas um arranjo fsico celular, por no apresentar pouquissima intensidade e nenhuma interao entre os elementos.

    4.4 Quarta Etapa: Propor Melhorias

    A ltima etapa tem como objetivo identificar e propor melhorias. Partindo do pressuposto de uma clula fsica real no apresentar a deficincia em nenhum dos elementos, esta etapa busca evidenciar o caminho para outros tipos de clulas se tornarem fsicas reais. No caso de ser considertada uma clula fsica real, o objetivo passa a ser melhorar o seu desempenho em relao aos benefcios da MC.

    O primeiro passo montar uma equipe. Caso a empresa no tenha uma forma de organizar o processo de melhorias, sugere-se que esta equipe seja formada por operadores da clula, lideres e supervisores. Os chamados grupos kaizen, utilizados por empresas enxutas,

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    possuem estas caractersticas. So grupos de funcionrios treinados para identificar, propor e implementar melhorias, e sero considerados como ideais para guiar a aplicao deste modelo.

    O segundo passo montar uma tabela com os fatores crticos que apresentaram valores menores do que trs pontos na etapa 2, com as colunas de problemas encontrados e melhorias vislumbradas. O grupo deve se reunir para completar a tabela com as informaes de quais foram os problemas que geraram uma menor pontuao e quais as melhorias que podem ser feitas para aumentar este resultado. Visitas a clula e entrevistas com operadores podem auxiliar no preenchimento desta tabela.

    Ao completar a tabela, necessrio estabelecer um cronograma de implantao das melhorias. Sugere-se que o grupo relacione o grau de dificuldade e custos de cada uma das melhorias. Entretanto, a elaborao de um plano de aes deve ser focado em aprimorar aqueles fatores que esto ligados a elementos deficintes. Os elementos mais deficientes em conjunto com aqueles que podem trazer uma maior diferena na pontuao estabelecida na etapa 2 devem ser priorizados.

    5. Estudos de caso de aplicao do modelo 5.1 Primeiro Caso: Empresa Lanches S.A.

    A Lanches S.A uma empresa multinacional de servio rpido de alimentao que atua em 118 pases, empregando cerca de 1,5 milho de funcionrios e atendendo em mdia 47 milhes de clientes por dia, em 2005. Seus produtos so constitudos por sanduches, empanados, batatas fritas, sobremesas e bebidas. O estudo foi realizado em uma loja localizada em Porto Alegre, com mais de 80 funcionrios em trs turnos de trabalho. O fluxo de produo no qual foi escolhida uma clula de trabalho para a avaliao a montagem de sanduches com carnes finas, por ser o produto de maior valor para a empresa e possuir uma gama maior de processos.

    A produo de sanduches inicia pelos ingredientes, carnes, condimentos e pes, sendo retirados de cmaras frias e colocados disposio para a fabricao. O processo de fabricao iniciado com a colocao das carnes na chapa pelo operador 1, conforme a figura 4, de acordo com a ordem de produo informada verbalmente por um operador posicionado ao lado da clula. O operador 1 tambm insere os pes em tostadeiras e aguarda os tempos de processamento. Ao final do processamento na tostadeira, o po retirado pelo operador 1, que coloca a carne sobre a metade inferior do sanduche. O operador 2 se posiciona na mesa de montagem e responsvel pela colocao de ingredientes como queijo, salada, molhos e etc. Aps a montagem, o produto passado para o operador responsvel pela programao e controle de produo, que embala e disponibiliza o produto na estufa. Este ltimo operador no foi considerado na anlise do arranjo fsico.

    A figura 4 mostra o arranjo fsico e fluxo de produo e materiais na clula A, que foi objeto de estudo do caso. A avaliao foi realizada com dois operadores, pois esta o modo mais utilizado para a produo, sendo que na Figura 4 esto representados de forma pontilhada os postos onde ficariam outros operadores quando esto trabalhando em quatro funcionrios.

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    FIGURA 4: Arranjo fsico da clula A na empresa Lanches S.A.

    5.1.1 Etapa 1: Famlia de Produtos A primeira etapa do modelo a identificao das caractersticas das clulas em relao

    tecnologia de grupo. Assim, foi desenvolvida a figura 5, que contm os produtos que passam pela clula analisada em relao aos processos produtivos. Neste caso, o ndice de eficincia do grupo, cujo clculo est detalhado na sesso 2.3, resultou em 80 %, ou seja, este arranjo fsico est organizado de acordo com a tecnologia de grupo. Abaixo se pode ver o clculo em detalhe:

    N1= 1 * (16 / 20 )

    Processos/Produtos Sand A Sand B Sand C Sand D

    Cmara fria 1 1 1 1 Balco de Montagem 1 1 1 1 Chapa 1 1 1 1 Tostadeira dupla 1 1 1 Tostadeira tripla 1

    FIGURA 5: Matriz produto e processo da empresa Lanches S.A. .

    5.1.2 Etapa 2: Avaliao dos Fatores Crticos A observao do funcionamento da clula foi feita durante meio turno de trabalho, sendo que o resultado apresentado na figura 6. As clulas sombreadas representam aqueles fatores que no atingiram pontuao plena.

    Fatores Crticos Tempo Espao Informao

    01. Tempos de setup reduzido 3 02. Mnimo estoque entre processo 2 2 03. Tempos dos processos da famlia balanceados 3 04. Tempo de movimentao / Tempo de tarefas 2 2 05. Clula em tamanho reduzido 3 3

    estufa

    cmara fria

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    06. Equipamentos mveis (flexveis) 2 07. Ocorre troca de informaes entre operadores/maquinas (incluindo visuais) 3 08. Visibilidade de toda a clula 2 2 09. Sistema de controle perceptvel 1 10. Multifuncionalidade e Rodzio 3 11. Organizao fsica da clula conforme fluxo dominante 3

    TOTAL 13 11 12 FIGURA 6: Resultado de avaliao dos fatores crticos na clula A 5.1.3 Etapa 3: Classificao A pontuao resultante para cada elemento na etapa 2 apresentou um desempenho equilibrado. O arranjo fsico avaliado possui a relao forte entre tempo, espao e informao entre operaes e entre operadores. O arranjo alcanou graus bastante elevados nos elementos de tempo e informao, 87% e 80 %, respectivamente, referente diviso do total de pontos possveis, 15, pelo total alcanado por cada elemento. O elemento tempo tambm teve um escore alto, alcanando 74% e, assim, a clula alcanou um escore maior que 65 % nos trs lementos, caracterizando-a como uma clula fsica real. 5.1.4 Etapa 4: Anlise e Proposio de Melhorias

    A tabela 7 o resultado da etapa 4, no qual se sugere a implementao das melhorias descritas a partir da anlise dos fatores crticos que no atingiram a pontuao mxima. Essas melhorias buscam aprimorar a clula estudada vislumbrando a pontuao mxima nos trs elementos.

    Fatores Crticos Problemas Melhoria 02. Mnimo estoque entre processo

    Estoque de matrias-primas na entrada da clula.

    Alimentao de materiais mais freqente e, consequentemente, menores lotes.

    04. Tempo de movimentao/tarefas

    Perda de tempo na movimentao em razo do fluxo de produtos ser manual.

    Reorganizao a um formato de L e ou um sistema de calhas por gravidade.

    06. Equipamentos mveis

    Alguns equipamentos no apresentam mobilidade e outros possuem limitaes em relao a pontos eltricos

    Aumentar a quantidade de pontos eltricos.

    08. Visibilidade de toda a clula

    Barreiras visuais (fios eltricos e estoques) que impedem a visualizao dos processos por todos os operadores.

    Realocao do estoque e a alimentao eltrica pelo piso.

    09. Sistema de controle perceptvel

    Programao de produo verbal dificulta o controle de produo e deficincia de padres de conformidade

    Controle de produo baseado em gesto visual para tornar claro aos padres de qualidade e processos.

    FIGURA 7: Anlise e proposio de melhorias na clula A

    5.2 Segundo Caso: Empresa Forjas S.A. A Forjas S.A uma empresa multinacional de grande porte que fabricas armas,

    forjados, blindagens, capacetes, mquinas e ferramentas em geral. A diviso de armas da empresa uma das maiores do mundo neste segmento e tem grande participao no seu faturamento anual, sendo este escolhido para avaliao. Atualmente, a diviso de armas fabrica revlveres, pistolas, carabinas e armas policiais em trs fbricas localizadas em Porto Alegre.

    Neste caso, diferente do anterior, foi necessria a escolha de uma parte do fluxo de produo para a avaliao, pois o processo produtivo como um todo na fbrica possu diversas etapas diferentes. A fbrica de revolveres conta com mais de 150 funcionrios de cho-de-fbrica, composta por processos de usinagens, polimentos, banhos qumicos, montagens e

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    testes das armas. O arranjo fsico escolhido para o estudo se encontra em uma etapa intermediria do fluxo de produo de revolveres.

    No arranjo fsico avaliado so feitas pequenas atividades de usinagem na estrutura principal que ir ser montado o revolver, a chamada armao. Os quatro modelos diferentes que passam por este arranjo fsico possuem trs caminhos distintos, sendo que os revolveres A 5 tiros e A 6 tiros apresentam o mesmo fluxo de produo. O produto B 22 percorre o fluxo total dos processos que compe o arranjo fsico, enquanto o C 5 tiros necessita de dois processos a menos que o B22. O arranjo fsico pode ser visto na figura 8, com os fluxos de produo de cada produto.

    FIGURA 8: Layout da clula B colocar legenda de cores em funo do modelo de revolver. 5.2.1 Etapa 1: Famlia de Produtos A matriz de produto e processo apresentada na figura 9, confere ao arranjo fsico a caracterstica de arranjo fsico celular baseado em tecnologia de grupo. O ndice de eficincia do grupo alcanou a marca de 87,5 %, de acordo com a frmula apresentada na sesso 2.3.

    Processos/Produtos A5t A6t B22 C5tFresadora Vertical 1 1 1 1 1Furadeira 1 1 1 1 1Fresadora Horizontal 1 1 1 1 1Fresadora Vertical 2 1 1 1 1Fresadora Horizontal 2 1 1 1 1Prensa 1 1 1 1Furadeira 2 1 1Furadeira 3 1 1Furadeira 4 1 1 1 1Furadeira 5 1 1 1Furadeira 6 1 1 1Furadeira 7 1 1 1 1

    FIGURA 9: Matriz produto e processo da clula B nas Forjas S.A. 5.1.2 Etapa 2: Avaliao dos Fatores Crticos O resultado da avaliao do funcionamento do arranjo fsico foi feito durante duas horas de trabalho apresentado na figura 10. A avaliao dos fatores crticos resultou em sete fatores que no atingiram pontuao mxima.

    Fatores Crticos Tempo Espao Informao

    A5t, A6t

    B 22

    C5t

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    01. Tempos de setup reduzido 3 02. Mnimo estoque entre processo 3 3 03. Tempos dos processos da famlia balanceados 3 04. Tempo de movimentao / Tempo de tarefas 2 2 05. Clula em tamanho reduzido 2 2 06. Equipamentos mveis (flexveis) 3 07. Ocorre troca de informaes entre operadores/maquinas (incluindo visuais) 2 08. Visibilidade de toda a clula 3 3 09. Sistema de controle perceptvel 0 10. Multifuncionalidade e Rodzio 2 11. Organizao fsica da clula conforme fluxo dominante 2

    TOTAL 13 13 9 FIGURA 10: Avaliao de fatores crticos na clula B 5.1.3 Etapa 3: Classificao A soma dos resultados relacionados a cada elemento na avaliao de fatores crticos apresenta uma deficincia a nvel de informao, caracterizando, assim, como uma clula fsica latente em informao. A informao o elemento menos presente nesta clula de manufatura com apenas 60% de pontos alcanados, resultado da diviso de 9 pontos por 15 pontos. De outro lado, os elementos tempo e espao apresentaram alto desempenho neste caso, com mesmo escore de 87%, resultado de 13 pontos atingidos. 5.1.4 Etapa 4: Anlise e Proposio de Melhorias A figura 11 apresenta os problemas que levaram a pontuao mais baixa nos fatores crticos e as melhorias sugeridas.. Fatores Crticos Problemas Melhorias

    04. Tempo de movimentao / Tempo de tarefas

    Alto tempo de movimentao devido a grande nmero de processos para poucos operadores e transporte intracelular feito manualmente.

    Diminuir o tamanho da clula ou aumentar nmero de operadores

    05. Clula em tamanho reduzido Distncia entre processos e dificuldades de interao entre operadores Analisar a possibilidade de dividir em duas ou mais clulas.

    07. Ocorre troca de informaes entre operadores/maquinas

    Sem dispositivos ou mecanismos de troca de informaes e dificuldade de troca verbal de informaes devido ao rudo intenso.

    Sistema de Poka Yoke visando troca de informaes entre mquinas e operadores.

    09. Sistema de controle perceptvel

    Falta de sistemas de controle de produo e controle de qualidade

    Criar sistemas de controle de produo e de garantia da qualidade

    10. Multifuncionalidade e Rodzio Operadores especialistas em suas operaes, no h rodzio. Estabelecer rodzio e treinamentos multifuncionais

    11. Organizao fsica da clula conforme fluxo dominante

    Maior volume de produo no utiliza alguns processos Rever famlias de produtos

    FIGURA 11: Anlise e proposio de melhorias na clula B

    6. Concluses Atravs da aplicao em duas clulas de manufatura de diferentes empresas em setores

    industriais diversos, o modelo proposto indicou possuir potencial como ferramenta de avaliao da manufatura celular. Alm disto, o modelo demostrou uma facilidade de aplicao, sendo necessrio apenas um dia de visita a cada uma das empresas.

    As principais dificuldades enfrentadas na concepo do modelo foram relativas escolha e delimitao dos fatores crticos. A enfase quase majoritria de trabalhos que buscam apenas o enfoque quantitativo relacionado a tecnologia de grupo difucultou a abordatem de critrios que estivessem ligados a definio sociolgica presente em Hyer e Brown (1999). Ainda em relao aos fatores crticos, a dificuldade de estabelecar padres de pontuao e a

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    subjetividade de cada um deles ainda pode gerar dificuldades para futuras aplicaes do modelo.

    No intuito de validar a sua eficincia e levantar outras limitaes, necessrio um maior nmero de aplicaes em diferentes tipos de arranjos fsicos. Isso tambm abriria espao para a identificao de padres de desempenho da manufatura celular em diferentes ambientes fabris, permitindo uma comparao entre empresas e a realizao de benchmarking.

    Por fim, levando em considerao que muitas implantaes de clulas de manufatura ocorrem no contexto de iniciativas de produo enxuta, h oportunidade de ampliao do modelo para abranger tal filosofia de produo. Nesta caso, deve-se levar em considerao quais dos fatores crticos referem-se produo enxuta, ou at mesmo aumentar o nmero de fatores analisados para contemplar esta nova perspectiva. Alguns dos principais benefcios e vantagens da MC esto intimamente ligados aos princpios defendidos pela produo enxuta, tais como fluxo de valor, fluxo contnuo e Just-in-time. 7. Referncias BLACK, J.T. The design of the factory with a future. New York: McGraw-Hill, 1991. BURBIDGE, J L. The First Step in Planning Group Tecnology. International Journal of Production Economics, v 43, p.261-266, 1996. CHANDRASEKHARAN, M.; RAJAGOPALAN, R. GROUP-ABILITY: an analysis of the properties of binary data matrices for group technology. International Journal of Production Research, vol 27, pg. 1035-1052, 1989. DROLET, J; ABDULNOUR, G, RHEAULT, M. The Cellular Manufactoring Evolution. Computers and Industrial Enginnering, v 31, n1/2, p.139-142, 1996. DUGGAN, K. Facilitiers Design for Lean manufacturing. Institute of Industrial Engineers Solutions, v 30, issue 12, 1998. GHOSH, S. Equipament Investment Decision Analysis in Cellular Manufacturing. International Journal of Operations and Production Management, 1990. GUIMARAES, L; SAURIN, T; ANZANELLO, M; SILVA, S; LEMOS, F; WELTER, A; ABECH ,M. Eliminao de Perdas Produtivas pela Implementao da Manufatura Celular. Encontro Nacional de Engenharia de Produo, Porto Alegre, 2005. HAYES, G.; WHEELWRIGHT, S. C. Link manufacturing process and product life cylces. Harvard Business Review, january-february, 1979. HUNTER, S; BULLARD, S; STEELE, P. Lean Production in the furniture industry: The double D assembly cell. Forrest Products Journal, v 54, n 4, 2004. HYER, N L.; BROWN, K A. The Discipline of Real Cells. International Journal of Operations Management, v 17, p.557-574, 1999. HYER, N L.; BROWN, K A.; ZIMMERMAN, S. A social-technical systems approach to cell design: case study and analysis. Journal of Operations Management, v 17, p.179-203, 1999. HYER, N.; WEMMERLOV, U. Cell Manufacturing: the hard part is to get people in the step with the program. Engineering Management, march, 2004. HYER, N; WEMMERLV, U. Getting Cells in Place. Manufacturing Engineering, Mar p.89-97, 2003. KANNAN, V. Cellular manufacturing using virtual cells. International Journal of Operations and Production Management, v 16, n 5, 1996. KUMAR, C.; CHANDRASEKHARAN, M. Grouping efficacy: a quantitative criterion for goodness of block diagonal forms of binary matrices in group technology. International Journal of Production Research, vol 28, pg. 233-243, 1990.

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