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Arranjo Físico 1 Projeto do Arranjo Físico

Projeto do Arranjo Físico

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Projeto do Arranjo Físico. Projeto do Arranjo Físico (Layout). Projetar um arranjo físico é decidir onde colocar todas as instalações, máquinas, equipamentos e pessoal de produção. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 1

Projeto do Arranjo Físico

Page 2: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 2

Projeto do Arranjo Físico (Layout)

Projetar um arranjo físico é decidir onde colocar todas as instalações, máquinas, equipamentos e pessoal de produção.

O arranjo físico determina a maneira pela qual os recursos transformados - materiais, informação e clientes - fluem através da operação.

Page 3: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 3

Tipos Básicos de Arranjo Físico

• Posicional

• Por Processo(Funcional)

• Celular

• Por Produto

Page 4: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 4

Produto

Equipamento

(Móvel)Funcionários

Funcionário

Funcionários

Workstation Equipamento Esteira

Célula Célula

DepartamentosMáquinas de

ProduçãoPeça

Tipos de Layout

Posicional Funcional

Produto ou Linha

Celular

Page 5: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 5

Arranjo Físico Posicional

O arranjo físico posicional difere radicalmente dos outros três arranjos porque, enquanto nesses o material é transportado de uma estação de trabalho para outra, formando um fluxo de trabalho, no posicional as estações de trabalho é que são trazidas próxima ao produto sendo transformado.

Page 6: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 6

Arranjo Físico Posicional - Exemplos Cirurgia do coração - pacientes não devem ser movidos do local e

os recursos de transformação devem vir até o paciente.

Restaurante de alta classe - clientes se recusariam em deslocar

até a comida.

Manutenção de computadores de grande porte - produto muito

grande e delicado para ser movido até ao fabricante.

Montagem de aviões - produto muito grande para ser movido e

grande diversidade de operações de montagem.

Construção de um edifício - espaço deve ser alocado aos vários

recursos transformadores.

Page 7: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 7

Arranjo Físico por Processo

• No arranjo físico por processo, também denominado arranjo físico funcional ou layout funcional, processos similares são localizados juntos um do outro.

• Produtos, informação ou clientes irão fluir através da operação, percorrendo um roteiro de processo a processo, conforme suas necessidades.

Page 8: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 8

• Usinagem de produtos feitos sob encomenda– Setor de torneamento– Setor de furação– Setor de Tratamento

térmico– etc

Exemplos de Layout Funcional

• Supermercado

– Setor de comida congelada

– Setor de frutas e legumes

– Setor de bebidas

• Hospital

– Sala de cirurgia

– Sala de Raios-X

– Laboratórios

Page 9: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 9

Arranjo Físico por Produto

O arranjo físico por produto, também denominado linha de produção ou linha de montagem, procura definir a seqüência em que os recursos produtivos devem ser dispostos de modo a processar o produto, cliente ou informação.

Uma linha de Montagem é um conjunto de estações de trabalho, geralmente interligadas por um sistema contínuo de movimentação de materiais, projetado para montar peças e realizar quaisquer outras operações necessárias para produzir um produto.

Page 10: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 10

Arranjo Físico por Produto - Exemplos Montagem de automóveis - uma mesma seqüência de

processos é usada para completar cada modelo.

Restaurante self-service - Os clientes passam por várias

seções(frios, prato principal, sobremesas, café) sempre na

mesma seqüência.

Programa de vacinação em massa - todos os clientes

requerem a mesma seqüência de atividades tais como

identificação, vacinação e aconselhamento.

Fabricação de sapatos – as diversas peças são adicionadas

segundo uma seqüência determinada.

Page 11: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 11

Vantagens e Desvantagens dos Layouts

•Flexibilidade de mix e produto muito alta•Produto ou cliente não movido ou perturbado•Alta variabilidade de tarefas para a mão de obra

• Custos unitários muito altos• Programação de espaço ou atividades pode ser complexa• Pode significar muita movimentação de mão-de-obra e equipamentos

Layout Posicional

Vantagens Desvantagens

Page 12: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 12

Vantagens e Desvantagens dos Layouts

•Flexibilidade de mix e produto muito alta•Relativamente robusto em caso de interrupção de etapas•Supervisão de equipamentos e instalações relativamente fácil

•Baixa utilização de recursos•Pode ter alto estoque em processo•Fluxo complexo pode ser difícil de controlar

Layout por Processo

Vantagens Desvantagens

Page 13: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 13

Vantagens e Desvantagens dos Layouts

•Balanço entre custo e flexibilidade•Tempo de produção reduzido•Baixo inventário em processo•Maior motivação do operário

•Pode ser caro reconfigurar o arranjo físico atual•Pode requerer capacidade adicional•Pode reduzir níveis de utilização de recursos

Vantagens Desvantagens

Layout Celular

Page 14: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 14

Vantagens e Desvantagens dos Layouts

•Baixos custos unitários para altos volumes•Uso de equipamento especializado – máxima produtividade•Movimentação de clientes e materiais conveniente

•Pode ter baixa flexibilidade de mix•Não muito robusto contra interrupções•Trabalho pode ser repetitivo•Investimento pode ser alto

Layout por Produto

Vantagens Desvantagens

Page 15: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 15

Projeto Detalhado do Arranjo Físico

Saída do projeto detalhado:• a localização física de todas as instalações,

equipamentos, máquinas e pessoal que constituem os centros de trabalho da operação

• o espaço a ser alocado a cada centro de trabalho• as tarefas que serão executadas por cada centro de

trabalho

Page 16: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 16

Qualidades de um Bom Arranjo Físico

• Segurança inerente• Extensão adequada do fluxo• Visibilidade do fluxo• Conforto da mão-de-obra• Coordenação gerencial• Acesso fácil visando limpeza e manutenção• Uso adequado do espaço• Flexibilidade de longo prazo

Page 17: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 17

Arranjo Físico por Produto

• O arranjo físico por produto tem por objetivo arranjar os recursos produtivos de forma a conformar-se às necessidades de processamento do produto ou serviço.

E1 E2 E3 En

Montagem = (elementos de trabalho)

Page 18: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 18

Arranjo Físico por Produto

• Princípio da Intercambiabilidade

• Princípio da Divisão do Trabalho

Situação desejável

Alto volume de produção de um único ítem

Page 19: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 19

Arranjo Físico por Produto

Linhas de Montagem para Múltiplos Produtos

(Multiple Product Line)

•Família de Produtos muito similares.

•Periodicamente a linha tem de ser preparada para a produção de um outro produto da família.

•Somente 1 produto é montado por vez na linha.

Page 20: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 20

Arranjo Físico por Produto

Linhas de Montagem para Vários Produtos Simultâneos (Mixed Product Line)

Família de Produtos muito similares.

Estações são projetadas para montar vários produtos simultaneamente presentes na linha.

Em um determinado instante, vários produtos estão sendo montados na linha em diferentes estações de trabalho.

Page 21: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 21

Questões Envolvidas no Projeto • Quantas linhas devemos adotar?

• Qual o objetivo do projeto? --> Minimização do tempo ocioso.

• Linha síncrona ou assíncrona?

• Vamos utilizar Buffers?

Page 22: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 22

• O tempo de ciclo dos arranjos físicos por produto é o tempo gasto entre a finalização de dois produtos consecutivos.

Qp = Demanda provável do produto durante certo período de tempo

Td = Tempo disponível para a produção durante o mesmo intervalo

Tempo de Ciclo(Tc)

Tc = Td/Qp

Page 23: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 23

Queremos produzir160 produtos por semana e o tempo disponível para isso é de 40 horas. Determinar o Tc.

Solução:

Tc = (tempo disponível)/(quantidade a ser processada)

Tc = 40/160 = 0,25 horas = 15 minutos

O arranjo físico deve ser capaz de produzir um produto a cada 15 minutos.

Exemplo

Page 24: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 24

Decisões Envolvidas no Projeto

• Que tempo de ciclo é necessário?

• Quantos estágios são necessários?

• Como lidar com variações no tempo de cada tarefa?

• Como balancear o arranjo físico?

• Como arranjar os estágios?

Page 25: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 25

Decisões Envolvidas no Projeto

• Que tempo de ciclo é necessário?

• Quantos estágios são necessários?

• Como lidar com variações no tempo de cada tarefa?

• Como balancear o arranjo físico?

• Como arranjar os estágios?

Page 26: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 26

Número de Estágios

• O número de estágios depende do tempo do ciclo e do tempo ou quantidade de trabalho necessária para produzir um produto.

• Exemplo: Tempo médio para produzir um produto = 60 min e tempo do ciclo = 15 min.

Número de estágios = 60/15 = 4

Page 27: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 27

Variação do Tempo da Tarefa

• Na prática haverá variação do tempo de processamento requerido em cada estágio devido a:– Cada produto ou serviço processado pode ser diferente dos

outros. Ex: diferentes modelos de carros processados na mesma linha.

– Produtos ou serviços em série, embora essencialmente semelhantes, podem requerer pequenas diferenças de tratamento.

– Variações na coordenação física e no esforço da pessoa que executa a tarefa

Page 28: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 28

Balanceamento da LinhaC

arga

Estágio

Tempo de ciclo

1 2 3 4C

arga

Estágio

Tempo de ciclo

1 2 3 4

Balanceamento ideal Balanceamento não ideal

•Criação de filas temporárias•Perda de tempo disponível de trabalho

Conseqüências

Page 29: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 29

Perda por BalanceamentoC

arga

Estágio

Tempo de ciclo

1 2 3 4

Trabalho alocado para o estágio

Tempo ocioso

Car

gaEstágio

Tempo de ciclo = 3 min

1 2 3 4

2,82,6

2,73,0

Tempo ocioso a cada ciclo = (3-2,8) + (3-2,6) + (3-2,7) = 0,9 min

Page 30: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 30

Perda por Balanceamento

Tcn

teTcPerda

n

ii

1

Perda = 0,9/(4x3) = 0,9/12 = 0,075 ou

Perda = 7,5 %

Page 31: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 31

Diagrama de Precedência

Operação a 5 min Operação e 8 min

Operação b 10 min Operação f 7 min

Operação c 6 min Operação g 5 min

Operação d 9 min Operação h 10 min

Coluna 1 Coluna 7Coluna 6Coluna 2 Coluna 3 Coluna 5Coluna 4

a

d

cb e g h

f

5 min 10 min 6 min

9 min

8 min

7 min

5 min 10 min

Page 32: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 32

Balanceamento - Abordagem Geral

• Alocar os elementos do diagrama de precedência ao primeiro estágio, começando da esquerda, na ordem das colunas até que a quantidade de trabalho (tempo) alocada ao estágio se encontre próxima, mas não superior, ao tempo de ciclo.

• Repita o mesmo procedimento com os outros estágios até que todos os elementos de trabalho(operações) tenham sido alocados.

Page 33: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 33

Balanceamento - Abordagem Geral

• Simplesmente escolha o maior que caiba no tempo remanescente daquele estágio.

• Escolha o elemento com o maior número de atividades subseqüentes, ou seja, aquele com o maior número de elementos que só podem ser alocados depois que aquele o for.

Questão Chave: Como selecionar um elemento a ser alocado quando mais de um elemento puder ser escolhido?

Page 34: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 34

ExemploOperação a - Retirada da forma e rebarbação 0,12 minOperação b - Conformação e recortes 0,30 minOperação c - Colocar recheio de amêndoas 0,36 minOperação d - Colocar recheio branco 0,25 minOperação e - Decoração com cobertura vermelha 0,17 minOperação f - Decoração com cobertura verde 0,05 minOperação g - Decoração com cobertura azul 0,10 minOperação h - Aplicação de transfers 0,08 minOperação i - Transferência para base e embalagem 0,25 min

Conteúdo total de trabalho 1,68 min

a

e

cb d g if

0,12 min 0,30 min 0,36 min

0,17 min

0,25 min

0,05 min

0,10 min

0,25 min

h

0,08 min

Page 35: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 35

Exemplo

a

e

cb d g if

0,12 min 0,30 min 0,36 min

0,17 min

0,25 min

0,05 min

0,10 min

0,25 min

h

0,08 min

Estágio 1 Estágio 2 Estágio 3 Estágio 4

Tc=0,48 min

Page 36: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 36

ExemploC

arga

Estágio

Tempo de ciclo = 0,48 min

1 2 3 4

0,42

0,360,42

0,48

Tempo ocioso = (0,48-0,42) + (0,48- 0,36) + (0,48- 0,42) + (0,48- 0,48) = 0,24 min

Perda = 0,24/(4x0,48) = 12,5%

Page 37: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 37

Heurísticas para Solucionar o Problema

Page 38: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 38

•RANKED POSITIONAL WEIGHT HEURISTIC

•COMSOAL = COmputer Method for Sequencing

Operations for Assembly Lines

Principais Heurísticas

Page 39: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 39

RANKED POSITIONAL WEIGHT HEURISTIC

• Essa heurística gera uma única seqüência• Uma tarefa é priorizada baseado em seu tempo e

no tempo de suas tarefas sucessoras• As tarefas são designadas às estações com base

nesta ordem• Heurística com um único ciclo• Positional weight

Pwi = ti + (tempos das tarefas sucessoras)

Page 40: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 40

Procedimento RPW

•Ordenação das tarefas. Para todas as tarefas i = 1, 2, ..., N compute Pwi. Ordene as tarefas segundo valores decrescentes de Pwi.

•Alocação das tarefas. Para as tarefas ordenadas i = 1, 2, ..., N designe a tarefa i à primeira estação possível

Page 41: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 41

Selecione atividade remanescente com o maior

PP

Esta atividade é a que tem o

mais baixo PP?

Selecione elemento com o próximo mais alto PP

Abra próxima estação de trabalho

Início

Selecione a atividade com o maior PP

Ti < TC?

TC = TC - Ti

TC = TC

Alocar atividade na estação de trabalho*

Todos as atividades

foram alocadas?

Pare

Todos os antecessores

imediatos foram alocados?

S

S

S

S

N

N

N

N

* E retirar a atividade da lista de atividades não alocadas

TC = TC

Page 42: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 42

Exemplo

Um produto requer nove operações em seu processo de montagem. A relação de precedência entre as tarefas é dada pela figura 1 e os tempos requeridos pelas tarefas são dados na tabela 1. Assumindo que o produto em questão tenha uma demanda de 285 unidades por semana e que a jornada de trabalho seja de 40 horas semanais, determinar como a linha de montagem deve ser constituída para esse produto.

Page 43: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 43

Diagrama de Precedência

2

4

86

7

5

9

3

1

Page 44: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 44

Tempos

Atividades

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tempo (horas)

0,05 0,03 0,04 0,05 0,01 0,04 0,05 0,04 0,06

Page 45: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 45

Solução

i\j Ti 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PP

1 0,05 0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0,37

2 0,03 0 0 0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0,28

3 0,04 0 0 0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0,29

4 0,05 0 0 0 0 +1 +1 +1 +1 +1 0,25

5 0,01 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 0,07

6 0,04 0 0 0 0 0 0 0 +1 +1 0,14

7 0,05 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 0,11

8 0,04 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 0,10

9 0,06 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,06

TarefasT

aref

as

Page 46: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 46

Número mínimo de Estações

O lógica do procedimento Ranked Positional Weight é alocar atividades às estações de trabalho, segundo valores decrescentes do peso posicional (PP), de modo que a soma dos tempos requeridos nas atividades seja a mais próxima possível do tempo de ciclo. Para uma demanda de 285 unidades por semana (jornada de 40 horas), o tempo de ciclo seria de:

O número mínimo de estações de trabalho pode ser calculado por:

unidadehP

HC /14,0

285

40

estaçõesC

TK i 364,2

14,0

37,0

Page 47: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 47

Procedimento RPW- Tc=0,14sEstação de

Trabalho (k) Atividade

(i) Peso

Posicional

Antecessores imediatos

Tempo da Atividade (Ti)

Tempo da Estação (Ti)

Desbalanceamento TC

1 1 0,37 - 0,05 0,05 0,09

1 3 0,29 1 0,04 0,09 0,05

1 2 0,28 1 0,03 0,12 0,02

2 4 0,25 2, 3 0,05 0,05 0,09

2 7 0,11 4 0,05 0,10 0,04

2 6 0,10 4 0,04 0,14 0

3 8 0,10 6 0,04 0,04 0,10

3 5 0,07 6 0,01 0,05 0,09

3 9 0,06 5, 7, 8 0,06 0,11 0,03

Page 48: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 48

Resultado

Estação Tempo Remanescente Tarefas Alocadas

1 0.14, 0.09, 0.05, 0.02 1, 3, 2

2 0.14, 0.09, 0.04, 0.0 4, 7, 6

3 0.14, 0.10, 0.09, 0.03 8, 5, 9

Page 49: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 49

Procedimento COMSOALCOMSOAL = COmputer Method for Sequencing Operations for Assembly Lines

Gera uma solução aleatória e pode ser usado na solução de muitos tipos de problemas.

Diversas listas são usadas na implementação deste método.

NIP(i) = lista contendo o número de antecessores imediatos para cada tarefa i. Esse número é um valor inteiro que pode variar de 0 a N-1, onde N é o número de tarefas.

WIP(i) = lista que indica para quais tarefas a tarefa i é um antecessor imediato.

TF = lista de todas as N tarefas.

Page 50: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 50

Exemplo 2TF NIP WIP

a 0 b

b 1 c

c 1 g, j

d 0 g

e 0 i

f 0 k

g 2 h

h 1 i

i 2 k

j 1 k

k 3 l

l 1 -

Page 51: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 51

COMSOAL

•Faça x = 0, UB = , C = tempo de ciclo, c = C, IDLE = 0.•Inicie nova seqüência: Faça x = x + 1, A = TK, NIPW(i) = NIP(i).•Exeqüibilidade de precedência: Para todo i A, se NIPW(i) = 0, adicione i a B.•Exeqüibilidade de tempo: Para todo i B, se ti c, adicione i a F. Se F estiver vazia, vá para 5; caso contrário vá para 6.•Abra nova estação: IDLE = IDLE + c. c = C. Se IDLE > UB vá para 2; caso contrário vá para 3.•Selecione uma tarefa: Faça m = card{F}. Aleatoriamente gere um número RN U(0,1). Seja i* = m.RN a i*-ésima tarefa de F. Remova i* de A, B e de F. c = c – ti* . Para todo i WIP(i*), NIPW(i) = NIPW(i) – 1. Se A estiver vazia, vá para 7; caso contrário vá para 3.•Finalizar seqüência: IDLE = IDLE + c. Se IDLE UB, UB = IDLE e armazene seqüência. Se x = X, pare; caso contrário vá para 2.

Page 52: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 52

Exemplo 2Passo Lista A Lista B Lista F U(0,1) Tarefa

Selecionada

Estação

(tempo ocioso)

1 a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l a,d,e,f a,d,e,f 0,34 d 1(49)

2 a,b,c,e,f,g,h,i,j,k,l A,e,f A,e,f 0,83 f 1(14)

3 a,b,c,e,g,h,i,j,k,l A,e e - e 1(6)

4 a,b,c,g,h,i,j,k,l a - Abrir estação

4 a,b,c,g,h,i,j,k,l a a - a 2(50)

5 b,c,g,h,i,j,k,l b b - b 2(44)

6 c,g,h,i,j,k,l c c - c 2(39)

7 g,h,i,j,k,l g,j g,j 0,21 g 2(24)

8 h,i,j,k,l h,j h,j 0,42 h 2(14)

9 i,j,k,l i,j j - j 2(9)

10 i,k,l i - Abrir estação

10 i,k,l i i - i 3(55)

11 k,l k k - k 3(9)

12 l l - Abrir estação

12 l l l - l 4(54)

Page 53: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 53

Resultado

Estação 1: d, e, fEstação 2: a, b, c, g, h, jEstação 3: i, kEstação 4: l

Page 54: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 54

Arranjando os Estágios

Page 55: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 55

Vantagens dos Tipos de Arranjo• Vantagens de arranjo longo-magro

– Fluxo controlado de materiais e clientes

– Manuseio simples de materiais

– Requisito de capital mais moderado

– Operação mais eficiente

• Vantagens de arranjo curto-grosso

– Maior flexibilidade de mix

– Maior flexibilidade de volume

– Maior robustez

– Trabalho menos monótono

Page 56: Projeto do Arranjo Físico

Arranjo Físico 56

Forma da Linha