aumento da eficiência produtiva através da redução do tempo de

P&D em Engenharia de Produção, Itajubá, v. 10, n. 1, p. 36-49, 2012

Aumento da eficiência produtiva através da redução do tempo de setup: aplicando a troca rápida de ferramentas em uma empresa do setor de bebidas Increasing production efficiency by the setup time reduction:

applying the single-minute exchange of die on a company the

beverage industry

1 Universidade Federal de Paraíba

[email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]

Djalma Araújo Rangel 1

Liane Márcia Freitas 1

Onildo Ribeiro de Assis II 1

Tiago Pinto do Rêgo 1

RESUMO: a globalização do mercado, o desenvolvimento tecnológico e a maior exigência dos consumidores em aspectos como custo e prazo obrigam as empresas a fazerem melhor uso de seus recursos e assim aumentar sua eficiência produtiva para que se mantenha de forma competitiva no mercado. Buscando aumentar a eficiência da produção, foi desenvolvida uma metodologia por Shingo, chamada Troca Rápida de Ferramentas (TRF), que visa reduzir o tempo de preparação da máquina ou tempo de setup, por ser uma operação que mantém o processo parado, logo ineficiente. Observando tal importância, este artigo tem como objetivo apresentar os resultados obtidos através da aplicação da metodologia TRF na operação de setup de uma empresa do setor de bebidas, apresentando a situação anterior e posterior às modificações implementadas, finalizando com a comparação entre os dois momentos. De uma forma geral, a utilização da metodologia da TRF na empresa permitiu, além da redução do tempo de setup em aproximadamente 30%, a redução dos erros que ocorriam devido à má execução da mesma, reduzindo assim o nível de desperdício e os custos associados a este. Também foi reduzido o tempo em que a produção permanecia parada para correção dos erros ocorridos no setup, aumentando assim a capacidade produtiva da empresa. Palavras-chave: Metodologia TRF; eficiência produtiva; setor de bebidas.

ABSTRACT: The globalization of markets, technological development and increased consumer

exigency in areas such as cost and time obligate the companies make better use of their resources and

thus increase their productive efficiency to maintain themselves in a competitive position on the

market. Seeking to increase production efficiency, a methodology was developed by Shingo, called

single-minute exchange of die (SMED), which aims to reduce the preparation time or the machine

setup time, because it is an operation that keeps the process stopped, then, inefficient. Noting its

importance, this article aims to present the results obtained by applying the SMED methodology in

the setup operation of a company in the beverage sector, with the situation before and after the

modifications implemented, ending with a comparison between the two moments. In general, the use

of the SMED methodology in the firm allowed, besides the reduction of setup time by approximately

30%, the reduction of the errors that occurred due to poor accomplishment of it, thus reducing the

level of wastage and costs associated to this. Also was reduced the time that the production used to

keep out of work for correction of errors in the setup operation, thus increasing the productive

capacity of the company.

Keywords: SMED methodology; productive efficiency; the beverage industry.

Aumento da eficiência produtiva através da redução do tempo de setup... 37

1. INTRODUÇÃO

A globalização do mercado, o desenvolvimento tecnológico e a maior exigência dos consumidores em aspectos como custo e prazo obrigam as empresas a fazerem melhor uso de seus recursos e assim aumentar sua eficiência produtiva para que se mantenha de forma competitiva no mercado. Segundo McIntosh et al. (2007) a capacidade de mudança rápida é amplamente reconhecida como um requisito essencial para a flexibilidade e agilidade na fabricação de pequenos lotes. E conforme Mileham et al (1999) essa característica de efeito rápido na transição de uma linha de produção, de um produto para outro, aumenta também a capacidade de resposta da empresa vista as necessidades do mercado e atribuindo níveis consideráveis de liderança.

Esse aumento de eficiência pode ser obtido através da aplicação de algumas ferramentas ou técnicas. Uma forma de aumentar a eficiência, segundo Singh e Khanduja (2009), é através da redução do tempo de setup da máquina. O setup é uma atividade de preparação da máquina antes de iniciar a produção de qualquer produto, porém enquanto esta não é concluída, o processo se mantém parado, logo ineficiente. Segundo Sousa et al. (2009) o setup é um exemplo típico de resíduos, sem qualquer valor agregado e portanto, deve ser reduzida para o valor mais baixo possível. Conforme Cakmakci (2009), quanto menor for o tempo de preparação da máquina, menor poderá ser o tamanho do lote produzido, logo maior será a eficiência.

Como forma de reduzir o tempo de setup, Shigeo Shingo desenvolveu uma metodologia chamada Single Minute Exchange of Die (SMED), conhecida no Brasil como Troca Rápida de Ferramentas (TRF). Shingo (2008) define TRF como um conjunto de técnicas visando a redução do tempo de setup para menos de dez minutos, possibilitando assim uma produção com nível de estoque reduzido, aumento de taxas de utilização da máquina, menor índice de erros de setup, melhoria de qualidade, entre outros ganhos. Agustin e Santiago (1996) lembram que podem existir algumas configurações que não são capazes de serem completadas em 10 minutos, porém este é o objetivo do sistema como forma de reduzir o máximo possível do tempo de preparação.

Patel, Shaw e Dale (2001) fizeram um levantamento de uma série de estudos de caso detalhando como a metodologia de Troca Rápida de Ferramentas foi utilizada, como exemplo está o processo de fabricação da argamassa por Dvorak 1998 e Snell e Atwater em 1996 que teve como foco o estudo em empresas que envolviam componentes de grandes lotes de produtos.

Observando a importância da redução do tempo de setup para aumento da eficiência produtiva, este trabalho tem como objetivo apresentar a aplicação da metodologia TRF proposta por Shingo (2008) na operação de setup de uma empresa do setor de bebidas, buscando-se alcançar os vários benefícios oferecidos pelo uso desta metodologia que, de maneira geral, possibilitem o aumento da eficiência da empresa. Neste intuito, a partir de visitas à empresa, foram realizadas entrevistas informais com os funcionários, incluindo os responsáveis pela realização do setup, além de terem sido efetuadas observações in loco e cronometragem do processo descrito e do processo melhorado, a fim de que fosse possível mensurar os ganhos obtidos.

Para o atendimento do objetivo pretendido, este trabalho inicia com uma revisão bibliográfica apresentando conceitos sobre o estudo de tempos e movimentos e Troca Rápida de Ferramentas (seção 2). Em seguida são descritos os procedimentos metodológicos para obtenção do objetivo deste trabalho (seção 3), seguido da aplicação da TRF, onde é apresentada a situação em que se encontrava inicialmente, e também posteriormente às modificações realizadas e os resultados obtidos (seção 4). E finaliza com as conclusões possíveis com a análise dos dados (seção 5).

2. ESTUDO DE MÉTODOS E TEMPOS

O estudo de métodos e tempos, também conhecido pelos termos Engenharia de Métodos, Projeto de Trabalho ou Estudo de Trabalho, é definido segundo Barnes (1990) como um estudo sistemático dos sistemas de trabalho com o objetivo de tornar uma determinada operação eficiente e padronizada. Este estudo é dado através do desenvolvimento e padronização de um método melhorado de realizar a operação, determinação do tempo gasto para realizá-la e orientação ao treinamento do trabalhador no método desenvolvido. Este estudo objetiva racionalizar o método de trabalho, de maneira que, ele ocorra com o uso mais eficiente de recursos produtivos, notadamente, o uso da mão-de-obra.

38 Rangel et al. P&D em Engenharia de Produção, Itajubá, v. 10, n. 1, p. 36-49, 2012

Para que tais objetivos sejam alcançados, podem-se identificar três fases principais: descrição e análise do método de trabalho, padronização do novo método e, por fim, a determinação do tempo-padrão. A fase de Padronizar a operação trata de, após ter sido selecionada a melhor solução, dividir a operação em trabalhos específicos, os descrevendo detalhadamente. Na descrição devem ter definidos conjunto de movimentos do operador, dimensões, forma e qualidade do material, equipamentos. Após padronizar a operação, determina-se o número-padrão de minutos que uma pessoa qualificada, treinada e com experiência gasta para executá-la trabalhando em ritmo normal. O método mais utilizado para a medição do trabalho humano é a cronometragem. Após todas as fases anteriores, o operador é treinado para que ele realize a operação seguindo o método estabelecido.

O desenvolvimento do estudo de tempos e movimentos teve como objetivo melhorar as operações relacionadas diretamente com as atividades produtivas. Buscando este mesmo objetivo, em 1950, em um estudo realizado na planta Mazda da Toyo Kogyo em Hiroshima, visando eliminar os gargalos causados por grandes prensas e aumentar sua capacidade, Shigeo Shingo observou que a limitação do seu uso era definida por uma operação de setup e não uma por operação produtiva. A partir disso, começou a desenvolver uma metodologia analítica que objetivava racionalizar o método utilizado para a realização dos setups, sendo concluída em 1969. Esta metodologia segue descrita no próximo item.

2.1. TRF – Troca Rápida de Ferramenta (SMED - Single Minute Exchange of Die)

Com a necessidade de aumentar a eficiência produtiva, especificamente voltada para o método de realização de setups, Shingo (2008) desenvolveu uma metodologia que foi popularizada por SMED e que no Brasil foi denominada de TRF (Troca Rápida de Ferramentas), esta que visa reduzir o tempo das operações de setup.

O setup segundo Moura (1996) é o tempo decorrente para que todas as tarefas necessárias desde o momento em que se tenha completado a última peça do lote anterior até o momento em que se tenha fabricado a primeira peça do lote seguinte. Seguindo a mesma definição, Black (1991) delimita como sendo o tempo desde a última peça produzida com qualidade boa até a primeira peça em mesmo estado de adequação do próximo setup.

Shingo (2008) identificou que as operações de setup podiam ser de dois tipos: setup interno e setup externo. Classificam-se em Setup Interno as operações que só podem ser realizadas quando a máquina estiver parada e em Setup Externo as operações que podem ser realizadas com a máquina em funcionamento. Para Shingo (2008) o setup ainda pode ser dividido em quatro funções, conforme apresentada na Tabela 1. Nesta, observa-se que, a maior parcela de tempo dentro de toda atividade de setup corresponde aos testes e ajustes, bem como na preparação das ferramentas e toda matéria-prima necessárias ao setup.

Tabela 1 - Operações do Setup

Operação Proporção de

Tempo Preparação, ajustes pós-processamento e verificação de matéria-prima, matrizes, guias etc.

30%

Montagem e remoção das matrizes etc. 5% Centragem, dimensionamento e estabelecimento de outras condições.

15%

Corridas de testes e ajustes. 50% Fonte: Adaptado de Shingo (2008)

Segundo Harmon & Peterson (1991), a redução do tempo gasto em setup é uma condição necessária para diminuir o custo de sua preparação, sendo importante esta redução por três razões: primeiro se refere ao fato da possibilidade do custo de setup ser de grande valor, se positivo os lotes de fabricação tendem a tamanhos maiores, o que aumenta a despesa em estoques. Contrariamente, quando se tem reduzidos tempos de setup, obtêm-se um aumento no tempo de operação do equipamento; e por fim as técnicas mais eficientes de troca de ferramentas encurtam as possibilidades de erros na regulagem dos equipamentos.


A Troca Rápida de Ferramentas, de acordo com Black (1991), é um método científico baseado na análise de tempos e movimentos relativos às operações de setup e tudo que estiver incluído neste período de tempo é objetivo de melhoria a ser realizada através da TRF. De forma análoga os autores Fagundes e Fogliatto (2003) definem como sendo uma metodologia para redução dos tempos de preparação e aumento na agilidade do ajuste em equipamentos, possibilitando a produção econômica em pequenos e médios lotes em menos tempo por meio da minimização ou eliminação das perdas relacionadas ao processo de troca de ferramentas. Moxham e Greatbanks (2001) afirmam que a existência deste método decorre das dificuldades encontradas em ambientes de produção de diversificada, produção de baixo volume. Estas dificuldades são essencialmente o aumento do número de setups de máquinas necessárias para produzir uma variedade de bens em lotes pequenos.

Conforme Moura (1996) a TRF propõe a eliminação de todos os passos dispensáveis, melhorar os passos essenciais para a regulagem da máquina e a padronizar o modelo escolhido. Portanto a TRF é fundamental, segundo Idrogo et al. (2008) para a obtenção da qualidade necessária à manutenção da estratégia competitiva da empresa em relação aos clientes e mercados.

Além da redução dos tempos de setup, a aplicação do sistema TRF permite, conforme Shingo (2008), ilustrado no Quadro 1.

Quadro 1 – Vantagens visualizadas pelo uso da TRF

Vantagem Motivo

Produção sem estoque Pedidos de baixo volume e alta diversificação podem ser realizados em pequenos lotes devido ao tempo reduzido de setup, não gerando estoques.

Aumento das taxas de utilização de máquina e capacidade produtiva

Com a redução do tempo de setup, os índices de utilização da máquina e a produtividade aumentam.

Eliminação dos erros de setup

Com a eliminação de operações experimentais é reduzida a incidência de efeitos.

Qualidade melhorada As condições operacionais são reguladas com antecedência melhorando a qualidade. Maior segurança Operações se tornam mais seguras devido a sua simplicidade. Housekeeping simplificado

O número de ferramentas necessárias é reduzido devido à padronização do setup.

Menores despesas Aumenta a produtividade diminuindo o custo. Preferência do operador Devido à simplicidade e rapidez do setup, não há razões para evitá-la. Menor exigência de qualificação

A simplicidade das operações de setup elimina a necessidade de mão-de-obra qualificada

Tempo de produção reduzido

Com a redução de tamanho do lote, reduz também o tempo que um lote inteiro espera para ser processado e o tempo que cada peça do lote espera para a conclusão do restante das peças do mesmo lote.

Aumento da flexibilidade de produção

Permite responder rapidamente a mudanças da demanda.

Eliminação de paradigmas conceituais

O aumento do número de setup não significa menor produtividade.

Fonte: Adaptado de Shingo (2008)

2.2. Técnicas para aplicação da TRF

A Troca Rápida de Ferramentas tem como objetivo principal a redução e a simplificação do setup por meio da redução ou até a eliminação das perdas relacionadas a esse tipo de operação. Porém, conforme Singh e Khanduja (1998), a TRF é aplicada a um recurso não-gargalo, então é de valor limitado porque os recursos não-gargalo já estão ociosos e trabalhando com capacidades superiores, portanto só deve ser aplicado aos recursos gargalo que têm menor capacidade do que o necessário e precisam de atenção imediata. De acordo com essa função, foram estabelecidas diversas técnicas ao longo dos anos, todas tendo como base a metodologia primária da TRF.

Dessa forma, a primeira metodologia foi estruturada por Shingo (2008), no qual define uma visão inicialmente estratégica que sugere a minimização das perdas decorrentes da troca de produtos em uma operação: estratégias envolvendo habilidades, onde os procedimentos eficientes no setup resultam do conhecimento empírico do operador ou preparador sobre o equipamento e de suas habilidades e


experiências nas tarefas inerentes ao procedimento; e estratégias envolvendo o tamanho do lote, que podem ser variantes de acordo com o tempo e o custo de setup. Após a definição estratégica, Shingo (2008), apresenta no Quadro 2 quatro estágios conceituais para implantação destas estratégias.

Quadro 2 - Estágio Conceituais da melhoria de Setup

ESTÁGIOS CONCEITO

Estágio Inicial Estudam-se detalhadamente as condições atuais de chão de fábrica através da cronometragem, amostragem, etc.

Estágio 1: Separando Setup Interno e Externo

Classificação das operações de setup em setup interno ou setup externo, ou seja, definem-se as atividades que são realizadas com a máquina parada ou com a máquina em funcionamento.

Estágio 2: Convertendo Setup Interno em Externo

Análise das atividades classificadas visando a conversão, se possível, das atividades de setup interno em atividades setup externo.

Estágio 3: Racionalizando todos os aspectos da operação de setup

Realizar esforços para a racionalização das operações de setup com o objetivo de reduzir o tempo de setup interno e de reduzir as falhas de setup externo.

Fonte: Shingo (2008)

Os quatro estágios apontam que a TRF é composta por duas linhas principais, a análise e a implementação, diferenciando as operações de setup interno e externo e a racionalização das operações. Para a redução do tempo de setup e aplicação dos estágios conceituais citados anteriormente, Shingo (2008) propõe o uso de oito técnicas. A técnica 1 corresponde ao primeiro estágio da TRF, a técnica 2 ao segundo estágio e as técnicas de 3 a 8 referem-se ao terceiro estágio. São elas:

• Separação de operações de setup interno e externo: identificação de todas as atividades e determinação das operações a serem executadas com a máquina parada (setup interno) e com a máquina em funcionamento (setup externo);

• Converter setup interno em externo: reexaminar e analisar criteriosamente as operações verificando se foi classificada corretamente e buscar meios para converter operações internas em externas;

• Padronizar a função, não a forma: ao unificar a forma, a produção encarece devido ao fato de todas as peças terem que se adequar ao tamanho da maior, como solução satisfaz padronizar os locais de encaixe ou engate;

• Utilizar grampos funcionais ou eliminar os grampos: substituição de parafusos, que demandam bastante tempo para fixação e retirada, para peças de fácil encaixe ou fixação de único toque;

• Utilizar dispositivos intermediários: algumas peças precisam de um fino ajuste na máquina, gerando setup interno, porém pode ser resolvido com a aplicação de gabaritos padronizados para realizar o setup externamente ou com a construção de outra base de produção para a mesma máquina que posteriormente será fixado na máquina;

• Adotar operações paralelas: enquanto a máquina realiza uma tarefa de setup um operador executa enquanto outros operadores realizam tarefas diferentes simultaneamente, todos com o objetivo de por a máquina em funcionamento, reduzindo perdas de deslocamento e reduzindo as horas-homem no setup;

• Eliminar ajustes: tornar desnecessário os ajustes e calibragens para trocas, podendo ser substituídos por interruptores de curso e gabaritos;

• Mecanização: aconselhável para máquinas de grande dimensão, a automatização das operações reduz o custo da troca, porém é necessário um investimento inicial sendo aconselhada após a aplicação das técnicas anteriores.

Assim que a chave para TRF, segundo King (2009) está em analisar tudo o que acontece durante a passagem, compreendendo o que pode ser movida para ser feito em setup e como as tarefas internas restantes internas podem ser simplificados, eliminadas ou , talvez, feitas em paralelo.

Em relação à metodologia proposta por Shingo, Sugai, Mcintoshi e Novaski (2007) sugerem perspectivas relevantes nas atividades de setup como a interferência da sequência de peças, as perdas durante os períodos de desaceleração e aceleração e pontos relacionados quanto melhorias em projeto (design for

changeover). Fagundes e Fogliatto (2003) aludem também a um complemento que indique o tempo de setup, antes e depois da implantação, ou pelo cálculo do lote econômico de produção. Harmon e Peterson


(1991) propõem uma classificação das operações de setup em três tipos: mainline (ou principais) que correspondem ao setup interno; offline (ou secundárias) correspondentes ao setup externo; e por fim as operações desnecessárias que não contribuem para a melhoria e que devem ser eliminadas. Gilmore e Smith (1996) apresentaram a proposta da possibilidade das técnicas serem aplicadas sem uma sequência estabelecida, sendo definido de acordo com o mais apropriado para o problema em questão.

Outras metodologias para Troca Rápida de Ferramentas também foram apresentadas por Monden (1993), Kannenberg (1994), Hay (1987) e Black (1991), apresentadas a seguir:

• A proposta de Monden (1993) está definida nas estratégias de distinção das ações de setup interno e externo; eliminação de ajustes por meio de estudos na fase de projeto e busca de padronização das ferramentas; e eliminação do processo de troca de ferramentas por meio da intercambiabilidade entre peças e produção paralela de várias peças. Em relação às técnicas de implantação, a diferença em relação à proposta de Shingo, está em padronizar unicamente as peças necessárias à redução do tempo de troca da ferramenta, confrontando o custo do investimento com a redução do setup;

• Hay (1987) também inicia sua proposta considerando como primeira etapa o compromisso da alta gerência. A segunda etapa menciona a escolha do processo a ser melhorado, passando pela terceira etapa referente à escolha de uma equipe multidisciplinar responsável pela melhoria. A quarta etapa se assemelha a Shingo ao tratar sobre a separação de setup interno e externo, conversão de setup interno em externo e eliminação de ajustes, tendo como quinta e última etapa a garantia da fluência das operações eliminando problemas encontrados nas atividades, como a falta de ferramentas;

• Kannenberg (1994) divide os métodos em níveis estratégico, tático e operacional. No nível estratégico o autor inicia sua proposta defendendo a idéia da alta gerência estar comprometida com a implantação da TRF de forma a garantir o sucesso, em sequência à formação de uma equipe responsável pelo planejamento e controle da implantação finalizando o nível com uma avaliação do processo produtivo em relação ao crescimento esperado. O nível tático refere-se à divulgação das políticas da empresa a médio e longo prazo sobre investimentos, projetos e metas. O nível operacional não difere das técnicas dois a oito propostas por Shingo;

• Black (1991) divide sua proposta em sete passos: o primeiro consiste em determinar o método existente utilizando a análise das operações com o estudo de tempos e movimentos relacionados ao setup; os passos 2, 3 e 4 (separar os elementos internos e externos, migração de setup interno em externo e racionalizar elementos internos) correspondem ao estágio 2 e 3 de Shingo; os passos 5, 6 e 7 (análise dos métodos utilizados, padronização e eliminação de ajustes e extinguir o setup, respectivamente) detalham o estágio 4.

O Quadro 3 apresenta um comparativo das propostas metodológicas desenvolvidas por todos os autores mencionados anteriormente.

3. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Essa pesquisa pode ser classificada como metodológica, pelo fato de utilizar métodos ou procedimentos já explicitados anteriormente. No caso específico explorado será implementada a metodologia conhecida por troca rápida de ferramentas (TRF) desenvolvida por Shingo originalmente em 1969. A pesquisa também é intervencionista, pois teve como objetivo alterar a situação encontrada relativa ao tempo de setup em uma empresa produtora de bebidas, especificamente no processo de envase de bebidas, onde existia a ocorrência de um elevado setup em uma máquina cuja função é posicionar as garrafas, onde se observou que além de ser grande o tempo de setup, havia muitas perdas de material devido aos erros ocorridos nas operações de setup.

Como meio para o desenvolvimento deste trabalho foi utilizado um estudo de caso, realizado nesta empresa do setor de bebidas, em que a coleta de dados, foi possível a partir de visitas in loco, a fim de conhecer o método de realização de setup tradicional. Além disso, nestas oportunidades foram realizadas entrevistas informais com os funcionários que estavam diretamente envolvidos na realização do setup, no intuito também de melhor perceber o método utilizado.


Quadro 3 - Comparativo entre propostas metodológicas

Shingo (2008) Modem (1984) Hay (1992)

Kannenberg (1994)

Black (1998)

Sistemática e principais

contribuições do autor

Criação da metodologia SMED através de quatro

estágios conceituais e oito técnicas

Segue Shingo nos quatro estágios

conceituais e seis técnicas

Ênfase na equipe de liderança. Método em

nove etapas

Método em nove etapas dividido em estratégico,

tático e operacional

Método em sete etapas; ênfase no estudo de

tempos e movimentos

Criação do ambiente

favorável à implantação

de TRF

Parte do pressuposto da

existência do STP -

Procura envolver a alta administração, time de projeto e

treinamento

Procura envolver a alta

administração -

Determinação do método existente

Estágio preliminar, cronoanálise, entrevistas e

filmagem

Idem a Shingo

Uso das técnicas propostas por Shingo

e Monden

Uso das técnicas propostas por

Shingo e Monden

Estudo de tempos

e movimentos Uso das técnicas

propostas por Shingo

Separação setup interno

e externo

Corresponde ao estágio 1, uso de check list,

organização e eliminação de

transporte

Considerado o conceito de maior importância pelo

autor

Conversão setup interno em externo

Estágio 2, consiste na análise das

atividades realizadas,

aplicando técnicas de melhoria

A conversão do setup interno para

externo é analisada junto à

padronização de funções

Racionalização de atividades

Estágio 3, aplicando técnicas específicas

de melhoria

Propõe 5 técnicas para melhoria

Estudo de sistemas de fixação e redução de

movimentos

Análise dos métodos e eliminação de ajustes

Padronizar práticas de setup

A cada nova melhoria, no chão

de fábrica conforme método científico

Sem grande ênfase neste tópico

Preocupa-se com a fluência das

atividades e a repetibilidade

Uso da documentação

obtida no processo

(check list, filmagens)

Eliminar ajustes

Abordado na racionalização de

atividades

Ênfase por optar pela eliminação de ajuste desde início

do projeto

Auto-posicionamento de ferramentas;

eliminar corridas de teste

Idem a Shingo

Eliminar setup

-

Através da mecanização e

intercambialidade de ferramentas

-

Propõe a análise

de viabilidade econômica para

eliminação de setup

Fonte: Wiese (2007)

A partir desta fase de mapeamento, passou-se para o processo de análise de dados, momento em que foram aplicados os quatro estágios da metodologia desenvolvida por Shingo (2008), a fim de que fosse possível a partir destas análises, propor um método melhorado para a execução da atividade de setup, e com isso, alcançar todas as vantagens associadas a esta metodologia.

4. ESTUDO DE CASO

A seguir será apresentado como se realiza o processo de envase de bebidas na empresa estudada, seguindo com a aplicação da metodologia TRF proposta por Shingo (2008) e os resultados obtidos através dela.

4.1. Processo de envase de bebidas

O processo de envase de bebidas se inicia com a saída das pré-formas do almoxarifado, transportadas em caixas por empilhadeiras até o setor SIDEL, onde a caixa de pré-formas é destampada e logo depois a própria maquina puxa a caixa e derruba em um recipiente interno da mesma. Na máquina as pré-formas

Autores Questões


passam pelo forno, e logo depois passam por um processo de sopragem, tomando o formato de garrafa. Ao sair da máquina, as garrafas são transportadas por esteiras até os silos, cada silo é destinado a garrafas de formatos distintos e serão acionados de acordo com a programação da produção. Na extremidade inferior do silo há um funil que despeja as garrafas em outra esteira que alimenta a POSIMAT (posicionadora de garrafas), onde são posicionadas de gargalo pra cima, e levadas através de túnel de vento até a enchedora, passando por um processo de higienização e logo depois são envasadas e recebem a tampa. Ao sair da cabine de envase, são transportadas através de esteira até a rotuladora, recebendo o rótulo de acordo com produto específico, sendo em seguida transportadas por esteira até a empacotadora, formando pacotes de 12 garrafas para os formatos, 500ml, 330ml, e 250ml. No caso dos formatos 2000ml e 1500ml são formados pacotes de 6 garrafas. Em seguida os pacotes são levados até o estoque de produtos acabados, onde são inspecionados e liberados para logística.

Analisando o sistema de produção verificou-se que a empresa não envasa todos os seus produtos ao mesmo tempo, de modo que, o processo pode ser classificado como discreto em lotes, fato este que indica a necessidade da ocorrência de setups na troca dos produtos. A empresa segue a uma programação estabelecida pelo setor de logística, setor que engloba a atividade de PCP na empresa, e por isso, é responsável pela programação da produção da empresa.

Analisando os setups das máquinas desse processo, verificou-se um tempo excessivo de troca de produtos na Posimat e um alto índice de erro de setup, possuindo o maior tempo consumindo aproximadamente 67 minutos para a troca de linha, mostrando a necessidade na melhoria do setup dessa máquina. A máquina pode ser visualizada na Figura 1.

Fonte: Site Posimat

Figura 1 - Máquina Posimat

4.2. Estágio Inicial

Observando o setup da máquina, foi notado que o mesmo possuía várias operações que poderiam ser melhoradas, além disso, foram medidos os tempos médios de cada uma delas, conforme é apresentado na Tabela 2.

Tabela 2 - Tempo médio das atividades de Setup encontrado

OPERAÇÕES TEMPO (min) 1. Parada de Máquina 0,83 2. Trocar Funis e Berços 41,0 3. Trocar dos Copos 4,38 4. Regular Altura da Chapa da Guia 1,08 5. Regular Guias 1,75 6. Ajustar Altura do Transferar 6,17 7. Ajustar Laterais do Transferar 6,13 8. Ajustar Velocidade dos Extratores e da Máquina 6,17 TOTAL 67,51

No método da atividade de setup observada na empresa nesta máquina, um único operador realiza todas as atividades de setup da máquina. Observando as operações e tempos ilustrados na Tabela 2 percebeu-se que:


• O tempo de parada de máquina compreende o tempo que a máquina necessita para parar de girar e seja possível iniciar as atividades seguintes do setup;

• A troca de funis (Figura 2) e berços (Figura 3) trata da substituição dessas peças de acordo com as dimensões das garrafas do tipo de produto que será produzido. Nessa atividade, o operador, após a parada da máquina, transportava os berços de cinco em cinco a serem substituídos, localizados em uma estante, e apenas após carregar todos os berços eram carregados os funis, de dois em dois, localizados numa caixa de papelão. Após o carregamento destes componentes para próximo da máquina, o operador iniciava a retirada de berços e funis, retirando primeiro um berço e em seguida um funil, e então instalava um novo berço e um novo funil, um a um. Essa atividade incidia em um alto índice de erros pelo fato de que o operador não sabia se já havia trocado as peças, erros esses que só eram notados com o início da produção, quando as garrafas ou saíam amassadas ou caíam fora de posição nos copos, exigindo uma nova parada para setup da máquina;

• A atividade Trocar copos (Figura 4) trata-se apenas de fazer a troca dos copos de acordo com a dimensão da garrafa que será envasada;

• Regular altura da chapa guia é uma atividade que consiste em folgar ou apertar um manípulo que altera o espaço em que a garrafa entra em contato com os berços para serem posicionadas na posição correta nos copos. Para garrafas maiores folga-se o manípulo, para garrafas menores aperta-se o manípulo (Figura 5);

• Transferar (Figura 6) é o sistema de transporte aéreo, onde as garrafas ficam apoiadas pelas abas que existem abaixo de seu gargalo e turbinas sopram empurrando as garrafas até a enchedora. Sua regulagem de altura e laterais é definida segundo a dimensão da garrafa que estiver em processo. A regulagem de altura posiciona o transferar no nível do gargalo das garrafas, e é realizada girando-se um manípulo que consistia em uma barra de ferro. A regulagem da lateral impede que a garrafa balance durante o transporte e caia, sendo essa regulagem realizada manualmente apertando ou afrouxando um manípulo (Figura 7);

• O ajuste da velocidade dos extratores e da máquina é realizado diretamente no painel da máquina. A dimensão da garrafa é o critério que define a velocidade de rotação. Quanto menor a garrafa menor é seu peso, e se sua velocidade for muita alta para as garrafas de menor dimensão, elas tendem a cair fora do copo.

4.3. Estágio 1: Separando Setup Interno e Externo

Todas as operações de setup até o momento em que o estudo foi desenvolvido eram realizadas com a máquina parada, logo todas se classificam como setup interno de acordo com Shingo (2008).

4.4. Estágio 2: Convertendo Setup Interno em Externo

Entre as operações classificadas como setup interno, a única em que se percebe a possibilidade de ser convertida para setup externo foi a operação 2 (Troca de Funis e Berços), pois é a única atividade que, parte dela, pode ser realizada com a máquina ainda em funcionamento. Como explicado anteriormente, apenas após a parada da máquina eram transportados os funis e os berços para as proximidades da máquina. Como não há necessidade da parada da máquina para realizar esta operação, esta pode ser convertida em setup externo.

Para convertê-la em setup externo foi desenvolvido um carrinho para movimentar todas as peças ao local da operação antes do desligamento da máquina, para que então fosse realizada a troca das peças. Além disso, foi necessário subdividir a operação 2 em quatro: retirar todos os funis, retirar todos os berços, montar novos berços e montar novos funis. Seguindo este método pode-se reduzir o tempo e o número de erros de setup e facilitar o trabalho de troca das peças pelo fato de que, ao ordenar dessa maneira, o operador precisa fazer menos esforço para girar o carrossel da máquina devido ao peso dos funis e berços. Uma ilustração desse carrinho segue apresentado na Figura 10.


Figura 2 - Troca de funis Figura 3 – Troca de berços

Figura 4 – Troca de copos Figura 5 – Manípulo da chapa guia

Figura 6 – Transferar Figura 7 – Manípulo de regulagem das laterais do transferar

Figura 8 - Armazenamento de Berços a instalar Figura 9 - Armazenamento de Funis a instalar


Figura 10 - Carrinho para armazenagem e movimentação de berços e funis

A partir das melhorias projetadas, pensou-se em um método melhorado, descrito a partir de uma nova sequência de operações, demonstrado no Quadro 4, onde agora o transporte dos funis e berços é realizado antes da parada da máquina.

Quadro 4 – Método melhorado para a atividade de setup

OPERAÇÕES SETUP EXTERNO

1. Movimentar carro com peças SETUP INTERNO

2. Parada de máquina 3. Retirar todos os Funis 4. Retirar todos os Berços 5. Montar novos Berços 6. Montar novos Funis 7. Trocar Copos 8. Regular Guias 9. Ajustar Altura do Transferar 10. Ajustar Laterais do Transferar 11. Ajustar Velocidade dos Extratores e da Máquina

SETUP EXTERNO 12. Movimentar carro com as peças retiradas

4.5. Estágio 3: Racionalizando todos os aspectos da Operação de Setup

Após o estágio de conversão de setup interno em externo, buscou-se realizar melhorias nas atividades de setup de forma que permitisse realizá-las mais rapidamente e/ou com um menor índice de erros.

Para a atividade 3, aumentou-se a abertura da bandeja para retirada de funis da máquina durante o setup, assim, o operador poderia retirar três funis por vez, ao invés de apenas um (Figura 11), facilitando ainda mais girar o carrossel da máquina, já que agora quando é necessário girar o carrossel serão retiradas mais de uma peça por vez.

Percebeu-se ainda que na regulagem de altura do transferar, o manípulo de regulagem era de difícil acesso para o operador (Figura 12), e foi identificado como uma oportunidade de melhoria a troca do manípulo que era apenas uma barra de ferro por um volante emborrachado.

Algumas sugestões de melhoria que ou foram rejeitadas pela empresa ou não foram implementadas até o momento foram:

• A utilização de um sistema pneumático para regular a altura do transferar (atividade 9), porém o alto investimento inicial desestimulou a empresa em implantar tal solução, o que poderia reduzir o tempo dessa operação;


Figura 11 – Bandeja para retirada de Funis Figura 12 - Regulagem de altura do transferar por barra

• Algumas sugestões de melhoria que ou foram rejeitadas pela empresa ou não foram implementadas até o momento foram:

• A utilização de um sistema pneumático para regular a altura do transferar (atividade 9), porém o alto investimento inicial desestimulou a empresa em implantar tal solução, o que poderia reduzir o tempo dessa operação.

Antes da utilização da metodologia TRF foi medido que o tempo médio de setup da máquina Posimat era de 67,51 minutos. Com as alterações implementadas, o tempo médio de setup passou a ser de 47,58 minutos, reduzindo assim o tempo total de setup em 19,93 minutos. Este redução consistiu essencialmente na atividade relacionada à troca de funis e berços, que era de 41 minutos e passou para 27 minutos. Com a aplicação da TRF, pode-se conseguir um ganho de tempo de aproximadamente 30% do tempo total de setup anterior. Os tempos individuais das atividades de setup podem ser vistos na Figura 13.

Figura 13 - Tempo do novo método de setup

Além da redução do tempo de setup, com a redução dos erros que ocorriam devido à má execução da mesma, diminuiu-se a quantidade de garrafas que saiam não conformes da máquina, ou seja, reduzindo o nível de desperdício e os custos associados a este. Também foi reduzido o tempo em que a produção permanecia parada para correção dos erros ocorridos no setup, aumentando assim a capacidade produtiva da empresa. Todos os ganhos são de difícil mensuração, logo são benefícios de ordem qualitativa que a empresa obteve também pela implementação da metodologia TRF.

O resultado obtido com esta aplicação pode permitir também que a empresa mude a programação da produção mais rapidamente, criando condições para que os lotes de produção sejam reduzidos, e com isso, haja menor ocorrência de perdas por esperas, o que possibilita aumento da eficiência operacional.

É importante comentar que o tempo encontrado ainda pode ser reduzido consideravelmente através de algumas medidas que a empresa não adotou até o momento e devido à medição de tempo médio ter sido efetuada pouco depois de terem sido implementadas as mudanças, sem que houvesse tempo hábil para aprendizado no novo método proposto por parte dos funcionários que executam as operações de setup na Posimat.

5. CONCLUSÕES

Como foi abordado pelos autores citados neste trabalho, o uso da metodologia TRF, desenvolvida por Shigeo Shingo, além de reduzir o tempo de setup e assim aumentar a capacidade de produção, pode trazer também benefícios como eliminação de erros de setup, simplificação da operação, redução do tamanho dos lotes e assim reduzir o tempo de espera.


Com a aplicação da TRF, apresentada neste trabalho, algumas desses benefícios foram obtidos, tornando a empresa estudada mais competitiva, podendo ainda ampliar tais benefícios através da implementação de algumas melhorias ainda não acatadas, dado que o mercado exige cada vez mais uma maior eficiência na gestão de seus recursos de produção.

REFERÊNCIAS

AGUSTIN, R.; SANTIAGO F. Single-Minute Exchange of Die. In: IEEE/SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference, 1996.

BARNES, R. M. Motion and Time Study – Design and Measurement of Work. New York: JohnWiley & Sons, 1990.

BLACK, J. T. The Factory with a Future. Prentice Hall. 154p. 1991.

CAKMAKCI, M. Process improvement: performance analysis of the setup time reduction-SMED in the automobile industry. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, v. 41, n. 1-2, p. 168-179, 2009.

FAGUNDES, P. R. M.; FOGLIATTO, F. S. Troca rápida de ferramentas: proposta metodológica e estudo de caso. Gestão e Produção, v.10, n.2, p.163-181, ago. 2003.

HARMON, R. L.; PETERSON, L. D. Reinventando a fábrica: conceitos modernos de produtividade aplicados na prática. Rio de Janeiro: Campus, 1991.

HAY, E. J. Any machine set-up time can be reduced 75%. Industrial Engineering, v.19, p.62-67, 1987.

GILMORE, M.; SMITH, D. J. Setup reduction in pharmaceutical manufacturing: an action research study. International Journal of Operations and Production Management, v. 16, n. 3, p. 4-17, 1996.

IDROGO, A. A. A.; LEITE, M. S. A.; MAIA, R. A. O uso da troca rápida de ferramenta (TRF) para otimizar as operações de setup em uma indústria do ramo calçadista. Anais do XXVIII ENEGEP, 2008.

KANNENGERG, G. Proposta de sistemática para implantação de troca rápida de ferramentas. Dissertação (Mestrado) – PPGEP/UFRGS, Porto Alegre. 1994

MCINTOSH, R.; OWEN, G.; CULLEY, S.; MILEHAM, T. Changeover improvement: Reinterpreting Shingo's "SMED" methodology. IEEE Transactions on Engineering Management, v.54, n.1, p. 98-111, 2007.

MILEHAM, A. R.; CULLEY, S. J.; OWEN, G. W.; MCINTOSH, R. I. Rapid changeover - a pre-requisite for responsive manufacture. International Journal of Operations & Production Management, v.19, n.8, p.785-596, 1999.

MOXHAM, C.; GREATBANKS, R. Prerequisites for the Implementation of the SMED Methodology - a Study in a Textile Processing Environment. International Journal of Quality e Reliability Management, v. 18, n. 4, p. 404-414, 2001.

MONDEN, Y. The Toyota Production System. Institute of Industrial Engineers, Atlanta. 1993.

MOURA, R. A.; BANZATO, E. Redução do Tempo de Setup: Troca Rápida de Ferramentas e Ajustes de Máquinas. São Paulo: IMAM, 1996.

PATEL, S.; SHAW, P.; DALE, B. G. Set-up time reduction and mistake proofing methods - A study of application in a small company. Business Process Management Journal, v.7, n.1, p. 65-75, 2001.

POSIMAT. Unscrumblers, Silos and Air Conveyores. Disponível em: <http://www.posimat.com/>. Acessado em: 21 de Abril de 2010.

SHINGO, S. A revolution in manufacturing: the SMED system. Productivity Journal, v. 50, n. 3, p. 241-50, 2000.

SHINGO, S. Sistema de Troca Rápida de Ferramenta: Uma revolução nos sistemas produtivos. Porto Alegre: Bookman, 2008.

SINGH, B. J.; KHANDUJA, D. SMED: for quick changeovers in foundry SMEs. International Journal of Productivity and Performance Managemant, v. 59, n. 1, p. 98-116, 2010.


SOUSA, R. M.; LIMA, R. M.; CARVALHO, D.; ALVES, A. An Industrial Application of Resource Constrained Scheduling for Quick Changeover. Proceedings… IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management, Hong Kong, China, 2009.

SUGAI, M.; McINTOSHI, R. I.; NOVASKI, O. Metodologia de Shingeo Shingo (SMED): análise crítica e estudo de caso. Gestão e Produção, v. 12, n. 2, p. 323-335, maio-ago. 2007.

WIESE, D. Implantação do conceito de troca rápida de ferramentas no setor de usinagem em uma empresa produtora de peças automobilísticas. Trabalho de conclusão de curso, Universidade do estado de Santa Catarina/SC, 2007.

aumento da eficiência produtiva através da redução do tempo de

Documents