OEE System & Milk Run - PCBA
Bosch Security Systems Sistemas de Segurança S.A.
Pedro Miguel Gonçalves dos Reis
Relatório do Estágio Curricular da LGEI 2005/2006
Orientador na FEUP: Prof. Doutor António Carvalho Brito Orientador na Bosch Security Systems: Eng. Carlos Costa
Faculda de de Engenharia da Universidade do Porto Licenciatura em Gestão e Engenharia Industrial
Resumo
O quinto ano da Licenciatura em Gestão e Engenharia Industrial da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, visa promover a aplicação e integração dos conhecimentos adquiridos na resolução de problemas e desafios aliciantes ao nível empresarial, para além de possibilitar a integração nesse mesmo ambiente.
Overall Equipment Effectiveness (OEE) tornou-se uma métrica industrial associada à produção bem sucedida, revelando de forma imediata o nível de desempenho do processo relativamente ao planeamento. A optimização de eficiência de uma operação é complexa devido à diversidade de entidades constantemente em movimento paralelo, interagindo nos parâmetros chave: materiais, controle do processo, qualidade, fiabilidade, desperdício, cadência, entrega, teste, entre outros. No âmbito de monitorização e controle da eficiência do processo produtivo, foi desenvolvido o projecto OEE System, visando a concepção e implementação de uma nova ferramenta mais completa, precisa, fiável e a nova base de todas as acções de melhoria futuras.
Na continuação do processo de melhoria contínua do OEE, após a concretização da nova ferramenta, foi desenvolvido um projecto de Total Productive Maintenance (TPM) na instituição. Não faria sentido o desenvolvimento desta ferramenta sem a aplicação directa das melhorias introduzidas no controle do OEE num projecto deste nível, utilizado em vasta gama com reconhecido sucesso. O TPM assenta em 8 pilares segundo a divisão tradicional apresentada por Ohno, ou mais recentemente em 4 pilares fundamentais (mais a base que corresponde aos 5S), visando o aumento da eficiência do processo produtivo pela redução de paragens por avarias e uma superior fiabilidade e durabilidade dos equipamentos.
Por último, foi desenvolvido um projecto de Milk Run na linha piloto Fuji da área de PCBA, visando o abastecimento cíclico, regular, normalizado e em volumes baixos e constantes de materiais. Pretende-se a criação de supermercados intermédios de materiais junto à linha, abastecidos segundo a metodologia desenvolvida. O abastecimento das linhas de máquinas é fundamental para o processo produtivo; não ter prontamente dispostos os mesmos na respectiva linha aquando de uma mudança de setup, origina tempos de espera, paragens da linha e deslocações dos operadores para irem buscar os mesmos ao armazém e consequentemente ineficiências ao nível do OPE (Overall Performance Efficiency).
Resumindo as três actividades fundamentais desenvolvidas no decorrer do estágio: • Concepção e desenvolvimento da ferramenta OEE v4.0;
• Project Team TPM;
• Estudo da metodologia de abastecimento Milk Run aplicada à área PCBA, nomeadamente à linha piloto Fuji.
A nova ferramenta de registo e análise OEE v4.0 encontra-se implementada, trazendo enormes melhorias ao nível de disponibilidade de informação e análise conjectural. Também o projecto TPM foi iniciado e encontra-se em trial na linha piloto Reflow II. O estudo Milk Run efectuado para a linha piloto Fuji encontra-se completo e em fase de pré-implementação, estando também a metodologia desenvolvida preparada para implementação nas restantes linhas da área de PCBA, fruto do alargamento do âmbito de aplicação do projecto aquando da apresentação de resultados intermédios.
Abstract
The fifth year of Management and Industrial Engineering at Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, aims to promote the application and integration of the acquired knowledge in problem solving and business level challenges, besides allowing the integration at the referred environment
Overall Equipment Effectiveness (OEE) has become and industrial metric associated to successful production, instantly revealing the process performance level in comparison with the original planning. The efficiency optimization of an operation is complex due to the diversity of entities in constant parallel movement, interacting in all key parameters: materials, process control, quality, reliability, waste, throughput, delivery, test, among others. In the productive process efficiency monitoring and controlling scope, came the development of the OEE System project, aiming the design and implementation of a new tool, more complete, accurate, reliable and the new base for all future improvement actions.
In the process of the OEE continuous improvement process, following the realization of the new tool, a Total Productive Maintenance (TPM) project was developed at the institution. It wouldn’t make sense the development of the new tool without the direct application of the introduced improvements in the OEE controlling in a project of this level, used in wide scale with recognized success. The TPM settles in 8 pillars according with the traditional division presented by Ohno, or more recently in 4 fundamental pillars (plus the 5S base), aiming the productive process efficiency increase, by reducing the stoppages by breakdowns, and equipment superior reliability and life time.
Last, a Milk Run project was developed for the Fuji pilot line in the PCBA area, aiming the cyclic, regular, standardised and in low and constant volumes material supplies. It is intended the creation of intermediate material supermarkets next to the line, supplied accordingly with the developed methodology. The machine lines supply is fundamental for the productive process; not having materials readily available in the respective line at the moment of a setup changeover, generates waiting times, line stoppages and operator movements to make the necessary picking in the warehouse, and consequently inefficiencies at OPE level (Overall Performance Efficiency).
Summarizing the three fundamental activities developed in the trainee period: • Design and development of the OEE v4.0 tool;
• TPM Project Team;
• Milk Run supply methodology study applied to the PCBA area, specifically to the Fuji pilot line.
The new OEE v.4.0 register and analysis tool is implemented, bringing great improvements at information availability and conjectural analysis. Also the TPM project was initiated is currently on trial on the Reflow II pilot line. The Milk Run study carried through for the Fuji pilot line is complete and in pre-implementation phase, so is the developed methodology prepared for implementation in the remaining PCBA area lines, fruit of the widening of the project application scope at the moment of the intermediate results presentation.
Agradecimentos
Gostava de expressar os meus sinceros agradecimentos a todos aqueles que contribuíram para o sucesso deste projecto, quer directa, quer indirectamente:
Ao meu orientador da Faculdade de Engenharia, Professor António Brito, por todo o apoio e acompanhamento prestados, pelas diversas sugestões quer ao nível do planeamento das actividades como da elaboração do relatório.
Ao meu orientador da Bosch Security Systems, Eng. Carlos Costa, pela integração no departamento que me proporcionou e por todo o encaminhamento e sugestões que me deu nos diversos projectos e actividades.
Ao Marko Rose, André Reis, Eng. Moreira, Eng. Francisco Neves, André Oliveira, José Miguel e todos os membros da Bosch Security Systems com os quais tive o prazer de trabalhar e que colaboraram para o sucesso do projecto, para além de ter aprendido imenso com eles.
Aos meus amigos Sérgio Silva, António Oliveira e Paulo Castro, pela entreajuda nas diversas cadeiras, as noites de estudo e por todo o convívio ao longo do curso, sem o qual não teria tido a mesma motivação.
Aos meus avós Joaquim Reis e Maria Reis, pelos anos que me acolheram em sua casa durante o meu estudo e por sempre terem acreditado no meu sucesso.
À Micaela pela sua amizade.
À minha mãe, pela educação que me proporcionou, e por toda a dedicação que sempre teve para comigo e para com os meus irmãos.
Ao meu irmão Luís Reis, por sempre me encaminhar na melhor direcção, quer pessoalmente, quer pedagogicamente, bem como profissionalmente. Ao meu tio José Carlos Gonçalves pelos mesmo motivos.
Índice de Conteúdos
1 Introdução... 1
1.1 Apresentação do grupo Bosch ... 1
1.2 Apresentação da Instituição de Estágio Bosch Security Systems Portugal... 3
1.3 O projecto OEE System / Milk Run... 3
1.4 Estudo e Desenvolvimento do Protótipo OEE System / Milk Run ... 5
1.5 Organização e Temas Abordados no Presente Relatório ... 5
2 Overall Equipment Effectiveness (OEE) ... 7
2.1 Contextualização do OEE... 7
2.1.1 Introdução ...7
2.1.2 OEE Efectivo...8
2.1.3 Discretização do OEE ...9
2.1.4 World Class OEE ...12
2.1.5 Total Productive Maintenance (TPM) ...12
2.1.6 Metodologia Kobetsu ...13
2.2 Análise do problema... 15
2.2.1 Metodologia utilizada no cálculo do OEE...15
2.3 Plano de implementação ... 17
2.4 Solução Proposta ... 18
2.4.1 Desenvolvimento de uma nova metodologia de cálculo do OEE ...18
2.4.2 Modelação da nova base de dados ...19
2.5 Protótipo desenvolvido ... 21
2.5.1 Formulário de Inserção de registos...22
2.5.2 Pesquisa de registos ...23
2.5.3 Adicionar e alterar Produtos...25
2.5.4 Relatórios ...25
2.6 Conclusões intermédias ... 27
3 Projecto MILK RUN ... 28
3.1 Descrição do problema de abastecimento de materiais ... 28
3.2 Standards Milk Run e Kanban Control ... 30
3.3 Aplicabilidade Milk Run à área de PCBA e linha Fuji ... 33
3.4 Metodologia desenvolvida ... 35
3.4.1 Obtenção das taxas de consumo de materiais ...35
3.4.2 Análise de duplicidade ...37
3.4.3 Análise das actividades da handler...38
3.4.4 Análise do armazém e tempos de picking...40
3.4.5 Metodologia Kanban Card...42
3.4.6 Análise do planeamento da produção...44
3.5 Hibrid Milk Run (HMR) - Inventário Permanente vs Inventário rotativo ... 46
3.5.1 Selecção da metodologia de separação ...46
3.5.2 Análise pelo método de família de setups...47
3.5.3 Planeamento do supermercado Milk Run ...51
3.5.4 Rota Normalizada Hibrid Milk Run ...54
3.6 Avaliação global modelo HMR vs Ordens de Produção ... 56
3.7 Conclusões Intermédias ... 58
4 Conclusões finais e perspectivas de desenvolvimento ... 59
4.1 Síntese do trabalho desenvolvido... 59
4.2 Principais resultados e conclusões... 59
4.3 Originalidades... 61
4.4 Limitações ... 61
4.5 Perspectivas de desenvolvimento ... 62
5 Referências e Bibliografia... 64
6 ANEXO A: <Grupo Bosch> ... 66
7 ANEXO B: <Processo Produtivo> ... 69
8 ANEXO C: <Exemplificação de apoio ao cálculo do OEE> ... 75
9 ANEXO D: <Instruções de preenchimento do OEE v4.0> ... 76
10ANEXO E: <Relatórios OEE v4.0>... 77
11ANEXO F: <Cálculo de tempo de Ciclo> ... 87
12ANEXO G: <Introdução ao TPM> ... 89
13ANEXO H: <Implementação TPM na Bosch ST Ovar> ... 93
14ANEXO I: <Tarifas e Multiplicidade > ... 98
15ANEXO J: <Duplicidade de utilização na linha Fuji>... 99
16ANEXO K: <Planeamento da produção > ... 101
17ANEXO L: <Delineação de Setups de abastecimento Específico> ... 103
18ANEXO M: <Lista de Inventário> ... 104
19ANEXO N: <Situações passíveis de melhoraria no abastecimento>... 108
20ANEXO O: <Modelação da metodologia Milk Run >... 110
21ANEXO P: <Planificação de actividades > ... 111
Índice de Figuras
Figura 1 – Milestones do grupo Bosch no sector automóvel ... pág. 1 Figura 2 – Estrutura do Grupo Bosch ... pág. 2 Figura 3 – Localizações internacionais do Grupo Bosch ... pág. 3 Figura 4 – Melhoria contínua OEE... pág. 8 Figura 5 – Modelo de perdas de Wauters ... pág. 8 Figura 6 – Discretização do OEE... pág. 9 Figura 7 – 16 grandes tipos de perdas, modelo Kaizen ... pág. 11 Figura 8 – Modelação do Pareto de perdas ... pág. 11 Figura 9 – Metodologia de resolução de problemas Kobetsu... pág. 13 Figura 10 – Campos de input da base de dados ... pág. 15 Figura 11 – Integração existente entre Base de Dados e ficheiros Excel ... pág. 17 Figura 12 - Interface da nova Base de Dados ... pág. 19 Figura 13 – Menu principal ... pág. 21 Figura 14 – Formulário de inserção de registos... pág. 22 Figura 15 – Pesquisa de registo ... pág. 23 Figura 16 – Consulta de registos... pág. 24 Figura 17 – Adição e edição de produtos... pág. 25 Figura 18 – Formulário de relatórios ... pág. 26 Figura 19 – Cartão Kanban ... pág. 30 Figura 20 – Quadro Heijunka Box... pág. 30 Figura 21 – Tipos de Kanban... pág. 31 Figura 22 – Integração de Kanbans no Sistema Pull ... pág. 31 Figura 23 – Aplicabilidade de controle Kanban ... pág. 33 Figura 24 - Lista de produtos, Bill of Materials, Materiais a ser eliminados na BOM .... pág. 35 Figura 25 - Material List ... pág. 38 Figura 26 - Armazém de componentes PCBA... pág. 38 Figura 27 – Layout do Armazém de PCBA... pág. 40 Figura 28 – Novo cartão Kanban ... pág. 42 Figura 29 - Ganhos obtidos por tarefa de abastecimento... pág. 43 Figura 30 - Análise ABC aos materiais pertencentes a setups específicos B.R. ... pág. 47 Figura 31 – Valor acumulado vs Número de materiais a abastecer por setup ... pág. 48
Figura 33 – Maquetes para supermercado Milk Run... pág. 51 Figura 34 – Dimensionamento do supermercado de materiais ... pág. 52 Figura 35 – Placard de abastecimento de setups específicos ... pág. 52 Figura 36 – Rota Normalizada Hibrid Milk Run ... pág. 54 Figura 37 – Matriz de maturidade dos modelos de abastecimento... pág. 56 Figura 38 – Comparação visual dos modelos de abastecimento... pág. 56 Figura 39 – Comparação de níveis de inventário de supermercado entre as 3
Índice de Tabelas
Tabela 1 – Modelação da estrutura de perdas do sistema OEE ... pág. 10 Tabela 2 – World class OEE por tipo de indústria... pág. 12 Tabela 3 - Matriz de componentes por produto e análise ... pág. 35 Tabela 4 - Tarifas e multiplicidade ... pág. 36 Tabela 5 - Número de componentes por rolo e custo ... pág. 36 Tabela 6 – Matriz de consumo horário de materiais... pág. 36 Tabela 7 – Proporções de tempo de abastecimento ... pág. 39 Tabela 8 – Cálculo das componentes de picking ... pág. 41 Tabela 9 – Cálculo do tempo de abastecimento por locations - b) ... pág. 41 Tabela 10 – Comparação de tempo real com tempos teóricos... pág. 41 Tabela 11 - Cálculo do tempo de abastecimento por location geral – a)... pág. 41 Tabela 12 – Ganhos de Tempo de Picking ... pág. 42 Tabela 13 – Simulação com nova metodologia ... pág. 43 Tabela 14 – Estimativa do parâmetro Número de rolos a fazer picking... pág. 43 Tabela 15 – Correcção do número de rolos necessários do material F.01U.014.003
pela análise do planeamento da produção... pág. 45 Tabela 16 – Planeamento da produção relativo ao produto... pág. 45 Tabela 17 - Definição de máximo de materiais de setup específico... pág. 48 Tabela 18 - Materiais pertencentes a dois setups específicos B.R... pág. 48 Tabela 19 - Listagem de slots Milk Run por material ... pág. 50 Tabela 20 - Quantificação de inventário necessário ... pág. 50 Tabela 21 – Perdas no mês de Agosto por faltas de material ... pág. 58
Glossário
Printed Circuit Board (PCB) – Placa de circuito impressa. Utilizada para suportar mecânica e electricamente componentes usando vias condutivas, por folhas laminadas de cobre num substrato não condutor. Após povoar a placa com componentes electrónicos, forma-se um PCA (Printed Circuit Assembly).
Etched Wiring board (PWB) – Nome alternativo para um PCB. No caso da instituição de estágio, um PCB contém diversos PWB’s, que são posteriormente separados e integrados no produto final consoante o número necessário (geralmente um).
Setup – Alterações necessárias para transição de produção de uma referência para outra. Deadline – Ponto temporal até ao qual algo tem que estar finalizado.
Bottleneck – Recurso que limita a capacidade ou rendimento máximo de um processo.
Bill Of Materials (BOM) – Uma BOM descreve um produto em termos de assemblagens, sub-assemblagens e materiais base. Consiste basicamente numa listagem de componentes e é parte fundamental da concepção e manufactura de qualquer produto.
Moving average – Uma média móvel em finanças e analises técnicas, é uma técnica de análise de séries temporais. Existem diversos tipos de moving average, entre os quais Simple moving average (SMA), Weighted moving average (WMA) e Exponential moving average. No caso de simple, tendo os preços dos anteriores N espaços temporais, a SMA calcula-se pela média de todos esses preços. No caso de WMA, aplicam-se factores multiplicativos dando diferentes pesos consoante a proximidade temporal.
Slots – Ranhuras ou espaços susceptíveis de colocação de objectos.
Final assembly – Montagem final de um produto. Acoplamento dos últimos componentes e acabamentos finais.
Production order – Ordem de produção integrada numa sequência planeada.
Material list – Listagem de materiais necessários para uma determinada ordem de produção. Picking – Recolha de materiais, itens ou componentes para abastecimento.
Feeder / Feeder Bar – Barra de acoplamento de rolo de componentes para sua utilização numa máquina de inserção automática. À medida que os componentes vão sendo utilizados, o Feeder vai permitindo o desenrolar do rolo. Uma Feeder Bar é uma barra de encaixe de diversos Feeders, para mais fácil montagem de um setup de um produto.
First In First Out (FIFO) –Fila, em que o primeiro a entrar é o primeiro servido, o seguinte espera até o primeiro estar terminado, etc.
Location – Termo amplamente utilizado na designação de uma localização específica de um determinado item / objecto ou outro.
Plan for Every Part (PFEF) – Ferramenta Interna do grupo Bosch baseada em tecnologia Excel e Visual Basic, para geração de rotas de abastecimento e cálculo de tempos de abastecimento e/ou de ciclo, a todos os níveis da cadeia de abastecimento, desde o fornecedor externo, armazém central, localizações intermédias até ao cliente final.
1 Introdução
O presente documento tem como objectivo a descrição das actividades desenvolvidas no contexto do estágio curricular da Licenciatura em Gestão e Engenharia Industrial, realizado na Bosch Security Systems Sistemas de Segurança S.A, entre Março e Setembro de 2006. Nas secções subsequentes apresenta-se a instituição onde decorreu o estágio com o respectivo enquadramento histórico, o contexto e objectivo do projecto assim como a estrutura organizacional do relatório.
1.1 Apresentação do grupo Bosch
Fundada em 1886 pelo engenheiro Robert Bosch, a empresa surgiu de forma modesta, como uma pequena oficina de reparos mecânicos e eléctricos de precisão em Estugarda na Alemanha. Foi a invenção do magneto de baixa voltagem para ignição de motores a explosão que definitivamente impulsionou a empresa para o sucesso. Em 1902 foi desenvolvido um mecanismo de ignição automática com alta tensão, tendo sido este rapidamente difundido a nível mundial. Em 1906 surge a primeira representação nos Estados Unidos (New York) e desde aí desencadearam-se inúmeras aquisições e oportunidades de negócio.
O grupo Bosch foi responsável por inovadoras invenções no sector automóvel, por exemplo o sistema de injecção a diesel, o ABS (Antilock breaking system), o ESP (Electronic stability program), entre outros. Em 2005, a Bosch patenteou 2803 novas invenções, ocupando destacadamente a primeira posição no sector automóvel. A nível de patentes em todas as áreas, nos últimos anos, a Bosch, Siemens, Philips e Matsushita têm sido as 4 maiores.
O enorme sucesso da divisão automóvel impulsionou o grupo para outras áreas de negócio,
nomeadamente Industrial Technology e Consumer Goods & Building Technology. É dentro desta última que se enquadra a Bosch Security Systems, à qual pertence a unidade de Ovar. Na Figura 2 – Estrutura do Grupo Bosch, apresenta-se a estrutura do grupo Bosch e o enquadramento da divisão Security Systems no mesmo, e na Figura 3 – Localizações Figura 1 – Milestones do grupo Bosch no sector automóvel
Figura 2 – Estrutura do Grupo Bosch
1.2 Apresentação da Instituição de Estágio Bosch Security Systems Portugal
A Business Unit (BU) foi fundada em 1980 como uma nova unidade pertencente à divisão Consumer Electronics da Philips. Entre 1980 e 1992 verificou-se a integração com a BU – Monitors pertencente ao grupo de negócios Sound & Vision. Em 1993, a BU – Video Cameras Modules (VCM) foi estabelecida, tendo como finalidade o desenvolvimento e a manufactura de Sistemas de Observação e de câmeras para PCs.
A partir de Janeiro de 1998, a BU – VCM foi responsável por todas as actividades industriais e de desenvolvimento Philips relativa a câmeras de segurança e pela venda de Original Equipment Manufacturer (OEM) de câmeras de segurança. Durante os 6 meses seguintes, os gestores do Business Group transferiram a responsabilidade do destino final dos seus produtos e alteraram a antiga designação de VCM para Imaging & Connectivity (I&C).
Em 1999, duas BUs (I&C e CSS) foram incorporadas em apenas uma denominada Communication, Security & Imaging (CSI). Após esta união, o grupo (desenvolvimento) responsável pelas PC câmeras foi transferido para outra divisão Philips, mas a produção destes produtos continuou a ser responsabilidade do parque industrial de Ovar.
Em 2002, a multinacional Philips sofreu algumas alterações estruturais, tendo sido decretado que deveria dividir-se em sociedades. O interesse em vender algumas das suas sociedades tornou-se público e houve novamente uma alteração, passando a designação CSI a Sociedade de Sistemas Profissionais de Visão e Vigilância (SPVV).
Em meados de 2002, a Bosch demonstrou interesse na aquisição da SPVV, formalizando-se o negócio e passando a empresa a ser uma divisão da Bosch Security Systems (Bosch ST). A sede da Bosch ST está localizada em Ottobrunn (Alemanha), possuindo cinco BU’s, seis Supply Centers (Ovar, Lancaster, Ottobrun, Breda, Zhuhai e Sydney) e três centros de distribuição intercontinentais (Breda, Lancaster e Singapura).
1.3 O projecto OEE System / Milk Run
O estágio proposto tem como principais objectivos a construção de uma nova ferramenta de registo, análise e monitorização do OEE e OPE, a implementação da metodologia TPM na linha Reflow II e a prototipagem do sistema de abastecimento Milk Run (MR) na área de PCBA.
Aquando da entrada em função do estagiário, o registo dos dados relativos ao OEE / OPE era efectuado via Excel. Posteriormente, apenas a parcela quantitativa de tempos de paragem era registada numa base de dados, sem qualquer informação relativa às produções de cada dia. A informação que era obtida a partir desta referida base de dados era também incorrecta para qualquer período que não um mês inteiro, visto que necessitava do input de uma média mensal do número de componentes inseridos por hora. Relativamente a vários dos relatórios considerados essenciais para análise, estes baseavam-se em dados inseridos pelos operadores sem a utilização de um standard, estando o mesmo tipo de paragens um dia englobados num grupo, outro dia noutro. Ademais, vários dos relatórios necessitavam de parcelas elaboradas de forma não automatizada.
O projecto de construção da nova ferramenta vem de encontro à resolução de todos os problemas explicitados, bem como de facilitar o acesso a relatórios com informação que permita tirar conclusões passíveis de se tornarem em planos de acção e melhoria.
Com base na análise e tratamento de dados do ano de 2006, foram agendados dois Workshops no âmbito da implementação de Total Productive Maintenance (TPM), com vista à planificação das acções no âmbito da redução das horas de paragem na linha piloto Reflow II. Cada hora de paragem máquina implica um elevado custo. Uma parcela significativa dessas paragens ocorre por ineficiências logísticas (falta do material certo na hora certa na linha). Com a implementação de um projecto de Milk Run cria-se um supermercado de materiais junto à linha, abastecido em ciclos e percursos fixos, suprimindo as paragens por faltas de material e reduzindo as micro paragens por mudança de rolos. No entanto é necessário verificar as alterações que a introdução do Milk Run traz relativamente ao valor do Work in Progress (WIP).
Tendo em conta a prioridade de redução de stocks na empresa e as implicações que o total preenchimento do supermercado Milk Run iria ter ao nível de geração de requisitos de compras (via retirada SAP), foi estudado um novo processo, a que daremos o nome de Hibrid Milk Run (HBR). Este novo processo contempla a separação dos materiais em permanentes e rotativos, e através do estudo elaborado verificar-se-á que permite suprimir todas as faltas de material utilizando o mesmo tempo de ciclo e reduzindo o valor inventário no supermercado intermédio para apenas 19%!! Deste modo, os principais objectivos práticos deste projecto são:
• Desenvolvimento de uma nova ferramenta de registo, análise e monitorização do OEE e OPE;
• Definição e standarização dos parâmetros de inserção na nova ferramenta de controlo do OEE;
• Melhoria do processo de cálculo de OEE;
• Aumento da eficiência de análise de dados de OEE;
• Desenvolvimento de planos de acção e melhoria no âmbito TPM;
• Estudo da viabilidade de implementação do sistema Milk Run na linha Fuji Cola; • Prototipagem do estudo Milk Run para implementação nas restantes linhas de PCBA; • Melhoria do processo de abastecimento;
• Verificação da variação do Work in Progress (WIP).
Como benefícios expectáveis após conclusão de todas as demais actividades teremos: • Aumento da fiabilidade dos dados;
• Nova interface de registo, análise e monitorização do OEE e OPE;
• Automatização dos diversos tipos de relatórios, permitindo o desenvolvimento de planos de acção e melhoria;
• Aumento da eficiência das linhas de produção; • Superior gestão visual;
• Eliminação de tempos de espera por faltas de material; • Possível diminuição do Work in Progress.
1.4 Estudo e Desenvolvimento do Protótipo OEE System / Milk Run
Com o duplo intuito de familiarizar o estagiário com o objecto de estudo do projecto e criar uma nova ferramenta de análise com base em tecnologia Microsoft Access, durante o mês de Março, o estagiário foi incumbindo do estudo aprofundado da metodologia de cálculo de OEE / OPE e das aplicações existentes (registos em ficheiro excel e base de dados corrente) de forma a proceder à identificação de potenciais pontos de melhoria, optimização dos mesmos e planificação da nova ferramenta. O resultado prático da referida optimização teve sempre como visão a melhoria da fiabilidade de dados e precisão de cálculo relativo aos diversos tipos de tempos de paragem. O diagrama de Gant de actividades no âmbito do desenvolvimento do projecto OEE System encontra-se no Anexo P1: <Planificação de Actividades> – OEE System Implementation Plan.
Após implementação deste projecto, durante a segunda metade de Junho o estagiário estudou o processo de abastecimento de materiais e a aplicação das metodologias Milk Run e Kanban a áreas de assemblagem final, visto que a introdução do MR na área de PCBA será inovadora ao nível de PCBA, motivo pelo qual se analisou a aplicabilidade da mesma à área. Designou-se a linha Fuji como linha piloto para a prototipagem do sistema de abastecimento e de acordo com os objectivos traçados realizou-se o estudo de implementação MR, e posteriormente no enquadramento dos mesmos e da combinação de produtos e materiais utilizados, a criação da metodologia Hibrid Milk Run. O diagrama de Gant no âmbito deste projecto encontra-se no Anexo P2: <Planificação de Actividades> – Milk Run Activities Plan. No capítulo 1.5 apresenta-se o introdutório estrutural do presente relatório.
1.5 Organização e Temas Abordados no Presente Relatório
O presente documento encontra-se estruturado mediante as normas estabelecidas quanto à sua forma e, em consequência da limitação imposta quanto à sua dimensão, diversas secções passíveis de inclusão são apresentadas em anexo. Devido à enorme diversidade de produtos, materiais e combinatórias dos mesmos, na generalidade das tabelas de dados apresentadas apenas se apresenta uma parcela amostral que seja exemplificativa da metodologia considerada.
O relatório encontra-se dividido em duas partes, abrangendo os projectos OEE System e Hibrid Milk Run. Desta forma, após o capítulo introdutório procede-se no capítulo 2 à contextualização global da utilização de um sistema de medição de OEE; como surgiu, quais as principais linhas de desenvolvimento e os autores, qual a sua importância, aplicabilidade e objectivo. Posteriormente, são objecto de estudo a metodologia e ferramentas utilizadas, desenvolvendo-se um novo sistema e protótipo já implementado.
No capítulo 3 procede-se a uma análise detalhada do projecto Milk Run e das suas grandes vertentes. A análise dos standards utilizados no âmbito Kanban e Milk Run, a aplicabilidade à área de PCBA e prossegue-se o projecto com o desenvolvimento e especificação do Hibrid Milk Run para a linha Fuji. Fruto do alargamento do âmbito de aplicação do HMR às restantes linhas, a fase de implementação deste último projecto não é efectuada de uma forma sincronizada com os limites temporais para a redacção do relatório de estágio. Por último, é
apresentado um capítulo dedicado à apresentação das conclusões gerais do projecto de estágio e, em especial, a listagem e descrição das perspectivas de desenvolvimento.
2 Overall Equipment Effectiveness (OEE)
2.1 Contextualização do OEE 2.1.1 Introdução “ I f o v e ra l l eq u i p m en t ef f e ct i v en e ss ( O E E ) i m p ro v e m e n t i s u s ed a s a n a g g r e ssi v e b u si n e s s s t r a t eg y , a p r o d u c t i ve m a n u fa ctu ri n g o p e r a t i on w i l l e v ol ve fa st e r” – R ob e rt C . H a n s enOverall equipment efectiveness (OEE)1 [15],[16],[17],[18],[19],[20] tornou-se uma métrica industrial associada a produção bem sucedida. As empresas utilizam uma variedade de ferramentas para ajudar à optimização dos seus processos, no entanto nem todas com sucesso. Optimizar a eficiência de uma operação complexa é difícil devido à diversidade de entidades constantemente em movimento paralelo, interagindo nos parâmetros chave: materiais, controle do processo, qualidade, fiabilidade, desperdício, cadência, entrega, teste, entre outros.
Para entender melhor o nível de desempenho de uma área de manufactura e identificar as limitações a uma maior eficiência, o OEE traz todos os aspectos de eficiência, cadência e qualidade numa métrica comum. Nenhuma outra é capaz de captar a essência de quão forte ou saudável é um processo de manufactura; revelando de forma imediata o nível de desempenho do processo relativamente ao planeamento.
“ I f y ou c a n n ot m ea s u r e i t , y ou c a n n ot m a n a g e i t ” – W a u t e r s.
Nos últimos anos a indústria de semicondutores adoptou na sua grande maioria a métrica OEE como a medida compreensiva para análise e controle da eficiência, desempenho e utilização de equipamentos.
A determinação desta métrica pode ser efectuada a um nível que não permita encontrar as reais root causes2 dos problemas. Por isso, obter informação compreensiva requer um procedimento que se inicia com a sua reportagem, continua com medição, análise de dados e permite estudos periódicos.
Em muitos sistemas de monitorização de OEE, apenas se detém visibilidade acerca de perdas de alto nível, não se conseguindo detalhar as perdas e falhando-se assim em tornar esta captura de informação em resultados passíveis de accionar planos de manutenção preventiva e melhoramentos pro-activos.
1
Refenciado pela primeira vez por Seiichi Nakajima em 1960, e atingindo a Europa e Estados Unidos em “Introduction to TPM by Seiichi Nakajima, Productivity Press, Cambridge, MA” [21])
2.1.2 OEE Efectivo
Um sistema de gestão de OEE contém dois elementos: uma solução de software e um processo de melhoria contínua. Em conjunto, estes elementos são implementados num ciclo de melhoria contínua de quatro passos de certo modo similar à filosofia 6 sigma3: definir e medir, analisar, melhorar, controlar.
Os primeiros dois passos OEE measure and report e OEE losses data mining requerem a implementação de uma ferramenta de monitorização e controle de OEE que seja de fácil utilização ao mesmo tempo que é precisa e fiável. Nesse mesmo âmbito foi desenvolvido o projecto OEE v 4.0, que será detalhado nos capítulos 2.4 e 2.5.
O maior desafio relativamente à maioria dos sistemas de monitorização e controle de OEE é que apenas fornecem visibilidade relativa às perdas de OEE nas categorias base, tipicamente as “Six big OEE losses definition” – perdas de qualidade, defeitos no processo, falhas do equipamento, tempos de espera, setups e ajustamentos.
O esquema de Wauters [17] apresentado na Figura 5 – Modelo de perdas de Wauters, contém o mínimo de informação para cada área chave de manufactura. No entanto, processos complexos devem acumular informação em cada um dos passos chave. Tais categorias servirão para providenciar detalhe suficiente para focar prioridades e revelar áreas de oportunidade, sem que seja necessária demasiada informação incremental que torne o processo moroso.
O OEE é a medida de performance do TPM4 [19],[21],[22],[23],[24]. É a métrica considerada best-practice 5 para monitorização e melhoria da eficiência dos processos de manufactura de uma organização, incluindo equipamento e máquinas, células de trabalho e linhas de assemblagem.
3
Metodologia de melhoria com raiz na Motorola em 1980. A letra sigma é usada para definir a medida de variabilidade (dispersão) de um desvio padrão da média de um processo. Se um processo é 6 sigma, deve ter 3.4 PPM (partes por milhão) fora das especificações de engenharia.
4
TPM ou Total Productive Maintenance. Programa de eliminação de problemas nas linhas, detalhado no Anexo G: <Introdução ao TPM>.
5
Uma ideia de gestão que asserta que determinada técnica, método, processo, actividade, incentivo ou
Figura 5 – Modelo de perdas de Wauters
OTi – Operation Time
NOTi – Net Operation Time
GPTi – Gross Production Time
NPTi – Net Production Time
para um período i
Disponibilidade quantifica o tempo de operação de uma máquina e o Downtime. O Downtime pode ser causado por falhas de equipamento, faltas de material e mudanças de referência. A métrica de desempenho leva em conta todos os factores que causam operação a velocidade sub-óptima, tais como desgaste da máquina, materiais de baixa qualidade, má alimentação e erros de operação. A qualidade é a medida do ganho do processo, determinando que produto é aceitável e o que necessita de re-trabalho ou eliminação. O OEE é calculando por simples multiplicação entre estes 3 factores, conforme a equação (1):
i i
i
i
Disponibil
idade
Desempenho
Qualidade
OEE
=
×
×
para um período i (1)2.1.3 Discretização do OEE
É por vezes conveniente modificar o método de cálculo do OEE para melhor servir os propósitos de uma organização, remanescendo o indicador como sendo o de best practice da eficiência do processo. No caso da Bosch ST Ovar, tornaram-se convenientes algumas modificações e discretizações no standard de paragens sugerido por Wauters. De seguida ir-se-á analisar a decomposição em causa.
O Net available time será o tempo após subtracção do Planned Downtime (paragens planeadas). De seguida temos a componente Waiting Time (tempos de espera), após subtracção do qual se fica com o Operation Time, ou seja, o tempo disponível para operação / produção. Todas as paragens por avaria ou problemas máquina são agrupadas em Unplanned Downtime. O Restante tempo do Operation time será o Net Operation Time.
Finalmente as Speed Losses (perdas de velocidade), restando o Gross
Production Time, ao qual retirando as perdas por qualidade obtém-se o verdadeiro tempo de produção útil – Net Production Time. O OEE tanto pode ser calculado pela equação 1 como pelo resultado da equação 2.
(2)
Dentro de cada um destes grupos de paragem, verificou-se a necessidade e importância de
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
i i i i OEE i i Qualidade i i Desempenho i i idade Disponibil i iOT
NPT
GPT
NPT
x
NOT
GPT
x
OT
NOT
=
na Tabela 1 – Modelação da estrutura de perdas do sistema OEE o quadro relativo à subdivisão aplicada na Bosch ST Ovar.
Dentro das paragens planeadas podem-se encontrar 5 subcategorias de planned downtime, destacando-se o arranque (pois sucede todos os dias) e os ensaios (sempre que se testa a produção de um determinado produto ou programa); encontram-se também 2 subcategorias de planned maintenance, as manutenções agendadas periodicamente (ex: mensais, trimestrais, semestrais, etc) e as operações de limpeza. A capacidade extra sucede quando se termina a produção à priori do final do turno.
Nas paragens não planeadas existem 4 subcategorias, sendo as mais comuns tempos de espera por falta de componentes. Na categoria de Breakdown time encontram-se avarias e paragens por intervenção ou ajuste por parte do operador. Os setups contemplam duas subcategorias, as normais mudanças de setup e as mudanças de produto não planeadas; esta última raramente utilizada, mas por directiva considerou-se a sua inclusão no agrupamento. Não se procedeu à subdivisão dos grupos de Speed Losses e de Quality Losses.
No Anexo C: <Exemplificação de apoio ao cálculo do OEE>, encontra-se um exemplo prático de cálculo do OEE.
Um modelo mais detalhado do que o de Wauters é o dos 16 grandes tipos de perdas [20],[24]. Este modelo já procura encetar um nível de detalhe passível de uma estratificação de Pareto Tabela 1 – Modelação da estrutura de perdas do sistema OEE
Cleaning
Planned Maintenance Extra Capacity
Waiting Time
Setup & Adjustment Time BreakDown Time Speed Losses Quality Losses
significativa. No entanto, dependendo da organização em que se pretende enquadrar, determinados tipos de paragens tornam-se impossíveis de contabilizar de modo objectivo e standard. Por esse mesmo motivo não foram incluídas no modelo da Bosch ST Ovar. Pode-se fazer um enquadramento das diversas paragens no modelo Kaizen (Figura 7 – 16 grandes tipos de perdas, modelo Kaizen), que corresponde à última coluna da Tabela 1 – Modelação da estrutura de perdas do sistema OEE.
Não existem por exemplo mudanças de ferramentas, havendo sim por vezes troca de peças (ex: nozzles) ou mudança de feeders (englobado em Speed Losses quando o tempo é inferior a 5 minutos).
Efectuando o enquadramento de cada um dos principais grupos de paragens no pareto6 de perdas, obtém-se a relação da Figura 8 – Modelação do Pareto de perdas, que será a utilizada na Bosch ST Ovar:
6
Representação gráfica por ordem descendente, demonstrando as frequências relativas e acumuladas dos
Figura 7 – 16 grandes tipos de perdas, modelo Kaizen
2.1.4 World Class OEE
OEE de classe mundial7 [16] para organizações de actividade de manufactura é considerado 85% ou superior. Já num processo contínuo considera-se classe mundial 95% ou superior.
Para atingir o valor de 85%, são necessários 90% de disponibilidade, 95% de desempenho e 99% de qualidade. Os estudos de Vorne demonstram que em média as organizações apresentam um valor de 60% de
OEE, uma oportunidade muito significativa para melhoria. No anexo E verificam-se os objectivos traçados para obtenção de OEE classe mundial na Bosch ST Ovar.
2.1.5 Total Productive Maintenance (TPM)
Total Productive Maintenance (TPM) é mais do que apenas um programa de manutenção preventiva. É um processo formal que incorpora um aprofundado conhecimento das ferramentas e equipamentos utilizados no processo de manufactura. Requer um conhecimento íntimo dos processos produtivos, das ferramentas e equipamentos que o suportam, um programa de seguimento para manutenção planeada, um inventário de peças sobressalentes, itens costumizáveis requeridos para o equipamento, formação dos operadores e do pessoal da manutenção e um compromisso organizacional da direcção para com o processo TPM.
Na continuação do processo de melhoria contínua do OEE, após a concretização da ferramenta apresentada no capítulo 2.5, foi desenvolvido um projecto de TPM na instituição. Não faria sentido o desenvolvimento desta ferramenta sem a aplicação directa das melhorias introduzidas no controle do OEE num projecto deste nível, utilizado em vasta gama com reconhecido sucesso.
Existem diversas formas de análise e de abordagem dos problemas levantados pela análise da informação de OEE, com objectivo de concretização das mesmas num programa de TPM. Uma destas metodologias é a denominada Kobetsu (apresentada em 2.1.6), que compreende 8 passos para análise e resolução dos problemas que afectam a produtividade da organização. O TPM assenta em 8 pilares segundo a divisão tradicional apresentada por Ohno, ou mais recentemente em 4 pilares fundamentais (mais a base que corresponde aos 5S). Durante o período de realização do projecto, o estagiário foi membro do pilar de resolução de problemas. Devido à dimensão do trabalho desenvolvido, no Anexo G: <Introdução ao TPM> efectua-se uma breve introdução aos conceitos TPM, e os principais pontos de análise, metodologia utilizada (Kobetsu), objectivos traçados e planos de acção são apresentados resumidamente no Anexo H: <Implementação TPM na Bosch ST Ovar>.
“Seres humanos devem definir objectivos ambiciosos, se quiserem crescer.” - J. W. v. Goethe
Tabela 2 – World class OEE por tipo de indústria
2.1.6 Metodologia Kobetsu
Tendo sido analisada a importância da métrica de OEE, é determinante agora concretizar a análise desta informação em melhorias. Tendo uma informação estruturada de OEE, a metodologia Kobetsu [24] processa-se nos 8 passos seguintes:
Selecciona-se o principal problema a partir do sistema de OEE. Aqui mais uma vez reside a importância de um bom sistema e com fiabilidade de dados; pois seleccionar o problema correcto é fundamental. Dentro desse problema, conhecer a situação actual, que problemas têm originado as paragens. Para tal pode-se utilizar um pareto de 2º nível ou uma análise 5W1H (What, When, Where, Which, How).
De seguida define-se o objectivo, sempre orientado para 0 erros, defeitos e acidentes, mas sendo no entanto um objectivo Smart8, ou seja, definir patamares de melhoria realistas em prazos realistas. O Quarto passo é o da análise das causas que levam ao problema. Geralmente utilizam-se ferramentas como os 5 porquês9 ou diagrama de Ishikawa10.
8
Smart: Auto influenciável, mensurável, atractivo, realista e com definição temporal limite. 9
Perguntar porquê 5 vezes (número arbitrário) é muitas vezes utilizado para determinar a root cause de um problema específico Porque demoramos tanto tempo a limpar uma máquina? Porque existe sempre sujidade na máquina. P2: Porque existe sempre sujudade na máquina? Porque existe óleo na máquina. P3: Porque existe óledo na máquina? Chegando à 5ª pergunta descobrimos uma root cause muito mais aprodundada do género de parafusos mal apertados. Root causes mais simples são identificadas e geralmente mais rápidamente resolúveis
Propõe-se a solução para o determinado problema, através de um plano de acção com a descrição de cada um dos pontos a melhorar, acção de melhoria, responsável pela acção e data apontada para realização e conclusão.
Em sexto lugar e tendo já implementado as acções definidas, compara-se a situação com a inicial. Foram obtidas as melhorias pretendidas? Caso tenha surtido efeito passaremos à normalização dos procedimentos para consolidação das melhorias obtidas e comunicação de actividades e resultados à organização.
De seguida pode-se efectuar nova análise de selecção do problema, verificar que problema é agora o mais urgente e repetir todo o procedimento de oito passos.
Medição Real da Produtividade dos Equipamentos
“Um sistema de medição da performance dos equipamentos permite muitas perspectivas de negócio. Executivos, gestores e técnicos têm necessidades de informação específicas, para poderem tomar decisões certas e poder conduzir acções adequadas. Este é o propósito da medição do OEE (Overall Equipment Efficiency).
Para que esta medição traduza a realidade, deve haver rigor nos dados (tempos e descrições de ocorrências), sendo assim, com o cálculo do OEE aparecem sempre problemas que outrora estavam escondidos, o que permite também quantificar os problemas no sentido de se poder atribuir prioridades na resolução dos mesmos. Passo a citar um exemplo:
A partir da análise dos dados do OEE a BOSCH ST – Supply Center Ovar concluiu que durante o 1º semestre de 2006 o seu maior problema encontrava-se nas avarias de equipamentos (12% do OEE). Com esta informação decompôs-se os dados das paragens por avarias e concluiu-se que, de todos os equipamentos o que tinha maior influência era a FCM (responsável por 75% das avarias). Decompondo novamente os dados chegamos à conclusão que a FCM parava devido a componentes desviados os quais eram responsáveis por 77% das paragens da máquina.
Chegando assim ao problema, torna-se mais fácil determinar as causas primárias afim de se implementarem as respectivas acções correctivas e preventivas
Com estas acções espera-se um aumento de 4,5% do OEE, criando assim mais disponibilidade do equipamento com fim de aumentar a produtividade, reduzir custos de manutenção, melhorar a qualidade do produto e consecutivamente a satisfação do cliente final.”
MFO1/OvrP Eng. Francisco Neves
10
2.2 Análise do problema
2.2.1 Metodologia utilizada no cálculo do OEE
Em Março de 2006, utilizavam-se duas ferramentas de cálculo e controle de eficiência: Ficheiros de Excel e uma base de dados. Todos os registos diários eram preenchidos no respectivo ficheiro Excel (um para cada semana).
Na Figura 10 – Campos de input da base de dados, pode-se verificar a interface da base de dados existente. Os campos de inserção são a linha de produção, horário de trabalho da mesma, turno em questão, total de componentes inseridos no dia, e os diversos tempos de paragens e observações relativas às paragens do dia. Não existia qualquer tipo de registo das produções diárias, o que impossibilita diversos tipos de análise, para além de que qualquer erro de input é imperceptível.
Sucedia também que a medição da eficiência utilizava a comparação do número de componentes inseridos por hora com uma média mensal. Ora é evidente que tal não é correcto para períodos variáveis pois a velocidade de trabalho das máquinas não é constante, e depende do tipo de produto em questão. No final do mês, a taxa de componentes inseridos por hora era corrigida para uma média mensal, pelo que nos dias com taxa de inserção superiores a esse valor pode-se encontrar eficiências superiores a 100%, e também a situação oposta de eficiências extremamente baixas.
Esta informação registada nesta base de dados era inserida pelo supervisor da linha à posteriori. Os operadores da linha inseriam esta mesma informação e mais a das produções do dia em ficheiros Excel semanais por turno. Com a vasta gama de ficheiros, a informação fica dificilmente analisável, tal o motivo da existência desta base de dados. Nos ficheiros Excel Figura 10 – Campos de input da base de dados
encontrava-se informação mais precisa da eficiência diária, mas ainda assim utilizando o número de componentes inseridos para cálculo.
Utilizando o número de componentes inseridos para comparação da performance rate das máquinas, pode-se incorrer em diversos erros que levam a imprecisões na medição da eficiência:
• Quando se transita de turno, contabilizam-se os componentes inseridos de placas que ainda estão em processamento na linha (se um PCB contiver 1000 componentes, 10 PCB’s em processo na linha na máquina FCM podem levar a um erro até 10000 componentes!).
• Quando existe uma avaria na linha e esta pára, se uma placa estiver 45 minutos em espera estará inutilizável (devido à pasta de solda). Quando tal sucede, as placas nesta situação serão lavadas (remoção com álcool dos componentes). No entanto, estes componentes já foram contabilizados como inseridos pelas máquinas. Caso já tenham passado a máquina FCM (que insere maior número de componentes) ou estejam num dos seus slots finais, os PCB’s já teriam um grande número de componentes.
Analisando a metodologia utilizada anteriormente, deparamo-nos com os seguintes problemas nos registos Excel:
• Dificuldade de análise (apenas possível através de aglomeração dos dados e cálculo manual);
• Diversidade de ficheiros (Um ficheiro para cada semana, para cada linha e para cada turno – seriam necessários até 780 ficheiros para um ano!);
• Informação redundante (gráficos repetidos, percentagens de paragens sem utilidade directa, …);
• Inexistência de dados para linhas universais e fuji; • Apenas um campo geral de observações.
Relativamente à Base de dados, encontravam-se as seguintes lacunas: • Inexistência do registo das produções diárias (apenas das paragens);
• Informação periódica incorrecta (Valor de OEE diário ou semanal incorrecto);
• Necessidade de correcção de dados mensais (taxa de inserção de componentes horária e taxa de qualidade), originando dados imprecisos em cada registo;
• Necessidade de input da informação por parte do supervisor da linha (duas vezes o mesmo trabalho).
No esquema da Figura 11 – Integração existente entre Base de Dados e ficheiros Excel, é facilmente perceptível a duplicação de determinados tipos de input, e a redundância de outros, para além da existência de duas ferramentas com o mesmo objectivo e a necessidade de correcções mensais.
Após a análise às ferramentas utilizadas, sugeriu-se a construção de uma nova ferramenta e uma nova metodologia de cálculo utilizando os PCB’s produzidos e não os componentes inseridos. Tal solução traria enormes vantagens, quer a nível de simplicidade de utilização, de poder de análise dos dados e sua aplicação em melhorias nas linhas, de libertação de tempo por parte dos supervisores da linha e superior precisão de cálculo da eficiência das linhas. O projecto foi aprovado e iniciado em Abril.
2.3 Plano de implementação
Tendo sido o projecto aprovado, planificou-se as actividades para construção e implementação. O estagiário ficou designado como Project leader, contando com o auxílio de Marko Rose na equipa desde Abril até 17 de Maio de 2006.
Programou-se finalizar a construção da base de dados até 13 de Maio, e realizar de seguida todas as actividades necessárias para a correcta e eficaz implementação desta ferramenta, desde a medição dos standards dos diversos produtos através do software de programação, até à formação dada a todos os operadores das linhas de máquinas, bem como às handlers e aos supervisores de linha.
As deadlines foram escrupulosamente cumpridas, tendo diversas sido mesmo realizadas mais rapidamente do que o previsto. A implementação da base de dados foi concluída em Maio de 2006, e encontra-se em perfeito funcionamento desde o início de Junho de 2006. O diagrama de Gant de actividades encontra-se no Anexo P: Planificação de Actividades.
2.4 Solução Proposta
2.4.1 Desenvolvimento de uma nova metodologia de cálculo do OEE
Na concepção da nova base de dados, pelos problemas anteriormente descritos com a utilização do número de componentes, era de todo recomendável a redefinição do método de cálculo utilizando agora unicamente o número de PCB’s produzidos, eliminando os diversos erros em que se poderia incorrer.
Seguidamente apresenta-se resumidamente a metodologia de cálculo definida para cálculo do OEE de um período i. No Anexo E1: OEE Monthly Report encontra-se um relatório tipo de OEE gerado pela nova ferramenta desenvolvida, que pode auxiliar o acompanhamento da formulação. (3)
(
i i i)
i i i OH EC PD PM WT OT = − + + − (4) i i i GPT QL NPT = − (5) (6) i i i i OT BT ST NOT = − − (7)Para cada produto é calculado o tempo de ciclo correspondente. Tal é feito a partir da comparação entre a estimativa por simulação através do software de programação das máquinas “Hexaline” e entre medição directa de temporização, e entre o log file de produção das máquinas. No processo calcula-se os tempos de ciclo das diversas máquinas da linha correspondente ao produto, sendo o tempo de ciclo o do Bottleneck.
Este tempo de ciclo será o standard teórico para cada tipo de produto e é perante este valor que verificamos a eficiência produtiva. A tabela com o cálculo dos diversos tempos de ciclo para os produtos das linhas Reflow encontra-se no Anexo F: <Cálculo de tempo de Ciclo>.
Em cada turno de produção existe um mix de produtos, a partir do qual é estimado o tempo teórico necessário para completar a dada produção. Tal calcula-se pela equação (8). Será a comparação do tempo de ciclo real com o valor teórico calculado para um mix de produtos - equação (9) - que dará a medida de performance e o tempo real produtivo, sendo possível calcular o OEE pela expressão simplificada da equação (10).
OEEi – Overall Equipment Efficiency NPTi –Net production time
OTi – Operation time OHi – Open hours ECi – Extra Capacity PDi – Planned Downtime PMi – Planned Maintenance WTi – Waiting Time
GPTi – Gross Production Time QLi – Quality Losses
CRi –Real Cycle time CTi – Theoretical Cycle time BTi – Breakdown Time STi – Setup Time Para um período i i i i
OT
NPT
OEE =
i i i i CT CR NOT GPT = ×(8)
(9)
Simplificando ao máximo, o OEE pode-se calcular através da expressão:
(10)
O Overall Performance Efficiency é a métrica de desempenho global do processo produtivo, englobando a eficiência logística no resultado final. Para efeitos de OEE, não é considerado falta de desempenho do equipamento a falta de materiais no local certo na hora certa, a falta de operadores designados ou má qualidade de materiais. Esta agregação de eficiência logística encontra-se na medida de OPE, conforme a equação (11).
i i
i OEE LOG
OPE = × (11)
2.4.2 Modelação da nova base de dados
Na Figura 12 – Interface da nova Base de Dados, apresenta-se o esquema de inputs e outputs projectado:
CTMi – Theoretical Cycle Time for products mix Qi – Produced Quantity of each product
Ci – Product Cycle Time
CRi – Real Cycle time
QTi – Total Produced Quantity NOTi – Net operation time
i i n i i i n i i i i OT QL C Q Q QT OEE −
∑
∑
= = 1 1Figura 12 - Interface da nova Base de Dados
∑
∑
= = = n i i i n i i i C Q Q CT 1 1 i i i NOT QT CR =Com esta nova ferramenta agora apenas existe inserção de dados pelo operador, directamente na linha e no próprio turno, sem necessidade de qualquer inserção posterior. São obteníveis os mais diversos tipos de relatórios com a simples selecção de um período e/ou uma linha, obtendo-se informação estruturada e precisa. Não requer tratamento em Excel. Para além disso, todos os registos são consultáveis a qualquer momento por todos os membros da organização.
No capítulo 2.5 apresenta-se resumidamente a interface da base de dados e os tipos de relatórios obteníveis com esta.
2.5 Protótipo desenvolvido
A base de dados desenvolvida encontra-se dividida em três partes:
• Inserir Registo – formulário preenchido pelos operadores da linha após cada turno produtivo. Pesquisar Registo – para pesquisa e consulta de qualquer registo inserido. Acessível dentro do formulário de inserção de registo;
• Relatórios – Consulta dos mais diversos tipos de informação, de uma forma organizada e que permite uma análise estruturada e facilmente dedutível de pontos passíveis de melhoria;
• Alterar Produtos – formulário onde se pode alterar os parâmetros de cada produto (linha a que correspondem, tempo de ciclo, tempo de setup, multiplicidade, componentes…).
É neste menu que se encontra a protecção de segurança da base de dados. Pretendia-se proteger as tabelas de escrita por parte dos utilizadores normais, apenas com acesso input de dados através dos formulários. No entanto poderia ser necessária alguma alteração às tabelas devido a um erro de input não programado do utilizador tal como inserir a data ou turno errado (visto que estes campos surgem bloqueados no menu de edição, mesmo para o administrador). Para além disso é necessário ter acesso ao código do programa para possíveis modificações.
Após cuidada análise e pesquisa, encontrou-se uma excelente solução para protecção e segurança dos dados. A bypass key (shift + mouse dblclick) foi desactivada por código, sendo apenas possível activá-la mediante a password correcta. Assim, apenas o super utilizador pode aceder à estrutura do programa, e com uma enorme facilidade.
Neste capítulo analisa-se a estrutura desta ferramenta: quais os campos de inserção, como ficam estruturados os registos, como consultá-los, tipos de relatórios disponíveis e cálculo do OEE (pelo método anteriormente descrito).
2.5.1 Formulário de Inserção de registos
Este é o formulário principal, de inserção dos registos de produção. Comparativamente com o anteriormente existente verificam-se logo enormes diferenças.
Existem campos de inserção de dados (a branco), e campos calculados automaticamente. Inicia-se o registo inserindo a data (utilizando um calendário desenvolvido para a aplicação), a linha de produção (sendo que a partir da selecção desta, os produtos disponíveis para inserção são filtrados de acordo),o horário de abertura e o turno de trabalho. Pode-se estar a trabalhar em horas extras ou não, sendo também registado para contabilização de custos. É possível agora preencher os diversos produtos produzidos nesse turno, e aquando desta acção, o campo quantidade é desbloqueado e surge o número com o tempo de setup standard (para comparação com o tempo inserido e cálculo da eficiência de setup).
Na parte inferior do formulário são inseridos os tempos de paragem de acordo com a respectiva estratificação, bem como as observações correspondentes.
Aquando do planeamento da formação dos operadores, analisou-se os diversos tipos de paragens existentes e na formação dada procurou-se definir precisamente quando considerar cada um dos diversos tipos, bem como explicitar a que família de paragens pertencem, qual o efeito de cada tipo de paragem no valor do OEE, qual a notação apropriada a utilizar para permitir uma análise eficaz, etc. O resumo das instruções de preenchimento da base de dados no ficheiro de ajuda encontram-se no Anexo D: <Instruções de preenchimento do OEE v4.0>.
2.5.2 Pesquisa de registos
Qualquer membro da organização pode consultar os registos de produção, bastando apenas inserir a data, linha e turno que pretende pesquisar.
Preenchendo estes elementos e carregando em pesquisar, obtém-se o formulário da Figura 16 – Consulta de registos:
Este formulário é o mesmo quer para consulta, quer para edição de dados; de acordo com o login do utilizador, o programa atribui as permissões relativas e permite ou não editar os dados. No exemplo da figura, podemos consultar toda a informação e ainda alterar os produtos, quantidades, tempos de paragem e taxa de qualidade. Os restantes campos encontram-se bloqueados, podendo apenas ser alterados pelo super utilizador.
Tendo o utilizador permissão para a edição de determinados dados, após a correcção destes, o OEE é recalculado e podemos actualizar o registo.
Na anterior base de dados era impossível inserir o valor diário de qualidade, apenas uma taxa média mensal. Com esta nova ferramenta podemos inserir a taxa de qualidade que cada turno teve. Sendo que apenas obtemos essa taxa após inspecção AOI (Automatical Optical Inspection), é tal o motivo de podermos alterar a taxa de qualidade no modo de update, de forma a corrigir estes valores. Neste momento o processo de cálculo da taxa de qualidade pertencente a cada turno produtivo ainda se encontra em definição, mas a funcionalidade já se encontra disponível.
Outra novidade neste formulário de pesquisa é o aparecimento dos diversos valores que entram no relatório de OEE, mas para o registo do próprio dia. Abrindo um registo diário, visualizamos cada um dos valores em horas ou percentagem, desde Line extra capacity, Planned Maintenance, Logistic Efficiency, até ao Net Production Time.
2.5.3 Adicionar e alterar Produtos
Numa empresa com um negócio que implica Low Volumes - High Diversity, com produtos com curto ciclo de vida, são introduzidos frequentemente novos produtos. Para além disso, alterações à disposição da linha ou nas máquinas podem alterar o tempo de ciclo dos produtos ou o standard de setup. Tal verificou-se por exemplo aquando do Relayout das linhas Reflow, pelo que vários valores foram actualizados. De seguida apresenta-se o formulário que permite tais alterações.
Na parte superior podemos adicionar novos produtos, escolhendo a linha / família de linhas em que podem ser produzidos, o nome do produto, o tempo de ciclo em PCB’s / hora, o número de componentes que cada PCB contém, a sua multiplicidade e o standard de setup. Estes dados podem ser inseridos pelo departamento de O&E.
A parte inferior permite alterar produtos já existentes; seleccionando a linha a que o produto pertence obtemos a lista de produtos da linha, depois seleccionando o produto obtemos os seus restantes dados que podemos alterar. Permite também a visualização dos tempos de ciclo e standards de setup para todos os membros da organização. Deste modo, os operadores da linha podem consultar quais os tempos de cada produto, e serem os primeiros a sugerir uma correcção quando se verificar uma discrepância na produtividade de um determinado produto.
2.5.4 Relatórios
Abrindo no menu principal a parte de relatórios, obtemos o seguinte formulário. Do lado esquerdo estão os diversos relatórios tipo definidos para os períodos mais comuns a ser pesquisados (por uma questão de facilidade), e do lado direito são exactamente os mesmos relatórios mas para um período seleccionável. Deste modo é possível obter tanto o relatório tipo de OEE por exemplo para o mês de Junho de 2006 da linha Reflow II, como obter o mesmo relatório de 03/06 a 08/06 (uma semana), ou então para um trimestre ou semestre. Deste modo, para além de obtermos os relatórios mais utilizados a nível de informação visual, é muito fácil estabelecer comparações entre vários períodos para análise.
• Report – Obtém-se o relatório de OEE tipo para uma linha à escolha. Neste relatório encontramos todos os valores de perdas por paragens, as várias eficiências, paretos de perdas temporais e monetárias. Podemos ver este relatório no ANEXO E1;
• OEE Grafic – Gráfico com os valores de OEE de uma linha, separando os diversos turnos. A cada turno corresponde uma cor, e o total da linha encontra-se sobressaído. Podemos assim verificar as diferenças entre os diferentes turnos, e as variações entre cada mês (ANEXO E2);
• Extra Time – Informação do número de horas utilizadas em horário extraordinário, agrupadas para cada mês por linha (ANEXO E3);
• Loss Times (Compare Shifts) – Perdas em minutos por família de paragem por cada 8 horas de trabalho da linha. Os turnos encontram-se separados para comparação das perdas em que incorremos em cada um deles (ANEXO E4);
• Loss Times (Compare Lines) – Também obtemos as perdas em minutos por família de paragem por cada 8 horas de trabalho por linha, mas desta vez com os turnos
agrupados e o parâmetro comparado é agora as diferenças entre as várias linhas. Podemos ver quantos minutos perdemos em setups na reflow I e comparar com a reflow II, quantos minutos estamos a perder em speed losses na linha Fuji, etc (ANEXO E5);
• Export Stopages – Exporta para Excel todos os minutos de paragem (sem agrupamento em família) e as observações correspondentes para o período seleccionad. (ANEXO E6);
• Planned / Unplanned Export Stopages – Filtra, agrupa e exporta para Excel todos os dados de paragens planeadas e não planeadas para todas as linhas, e uma vez no Excel actualiza os registos mensais destas e gera um gráfico/relatório com o comparativo perante o objectivo traçado (ANEXO E7).
Um dos novos tipos de relatório que merece destaque é o dos Loss Times. Estes utilizam um novo método de análise, dando imediatamente uma informação precisa e intuitiva. Foram pensados vários métodos para comparar as linhas e os turnos, um dos quais foi o das médias por registo, mas julgo que de facto este é o mais eficaz, pois não incorre em qualquer tendência, mesmo que uma linha trabalhe muito mais horas que a outra ou mesmo que os turnos tenham horários de trabalho diferentes (um turno 8 horas, outro turno 9,75 horas, etc). Sugere-se fortemente uma rápida passagem pelo Anexo E: <Relatórios OEE v4.0>, para visualização dos vários tipos de relatórios, que torna esta descrição muito mais perceptível.
2.6 Conclusões intermédias
A nova ferramenta encontra-se implementada desde Junho, satisfazendo plenamente todos os requisitos. Tendo já sido projectada para todas as exigências necessárias, de momento não existem factores não contemplados na base de dados, pelo que a menos que existam alterações profundas nas linhas produtivas, não existirão alterações a fazer que introduzam melhorias significativas. Será necessário sempre continuar a monitorização e update dos tempos de ciclo e de standard setup dos produtos aquando de alterações na linha ou na introdução de novos produtos.
Existe sim sempre espaço para melhoramentos. Por exemplo, a criação de botões de percorrer registos, mostrando os registos da linha pela ordem: Dia i Turno i, Dia i Turno i+1, Dia i Turno i+2, Dia i+1 Turno i, Dia i+1 Turno i+1, Dia i+1 Turno i+2, etc. Também pode ser interessante um estudo das possíveis análises à influência do tipo de produtos produzidos na eficiência produtiva e criação dos respectivos relatórios analíticos.
Sendo que ainda não se faz o input diário da taxa de qualidade, seria também positivo um estudo relativo à separação entre taxas de qualidade correspondentes a cada turno, embora obviamente o departamento da Qualidade tenha que ser o principal impulsionador.
