CAPÍTULO 4
Estudo de Caso 2.1
Focalização nos Processos de Produção Repetitivos em Lotes
4.1 Conceitos Abordados
O estudo de caso 2.1 foi desenvolvido visando possibilitar a análise dos principais conceitos relacionados com a focalização dos sistemas produtivos repetitivos em lotes. De uma forma geral, a focalização dos sistemas produtivos faz parte do desmembramento do planejamento estratégico corporativo, e sua estratégia corporativa, em diferentes estratégias competitivas para cada unidade de negócios, que passarão a se organizar segundo o foco de cada negócio específico da empresa. De uma forma particular, essa focalização pode se dar internamente nos sistemas produtivos tanto nos processos repetitivos em lotes, convencionalmente organizados como departamentos, como nos processos de produção em massa, convencionalmente organizados como grandes linhas de montagem dedicadas. A focalização nos processos de produção em massa será analisada no estudo de caso 2.2, dentro do próximo capítulo.
A questão da focalização da produção está ligada ao fim da era das grandes fábricas. O processo de globalização da economia mundial e a necessidade de se estar junto aos clientes para melhor atender suas expectativas fizeram com que as grandes fábricas se desmembrassem em pequenas fábricas focalizadas, fisicamente perto dos clientes, buscando vantagens tanto em termos de organização interna, como em termos de logística de materiais. A indústria automobilística é o exemplo mais citado. Onde antes se tinham enormes fábricas para produção da ordem de um milhão de carros, hoje se tem fábricas focalizadas para produção de cem a trezentas mil unidades, cercadas pelos fornecedores de primeiro e segundo nível.
É de consenso geral que em fábricas pequenas se tem um menor nível hierárquico, com maior conhecimento do processo produtivo e soluções mais rápidas dos problemas. O gerenciamento do processo pode ser mais rápido e visual, com redução das funções de apoio. Há um estímulo à polivalência de funções, aumentando o grau de responsabilidade de cada funcionário, pois em fábricas pequenas os recursos são mais limitados e a possível margem de erro é menor.
O crescimento desorganizado (desfocado) das empresas que trabalham com processos de fabricação repetitiva em lotes, produzindo peças para as linhas de montagem ou vendendo-as como produtos acabados, fez com que as mesmas desenvolvessem seus layouts produtivos de forma departamental ou por processo. O layout por processo consiste em centralizar em um mesmo local todas as máquinas destinadas a um tipo específico de operação, criando os conhecidos departamentos: usinagem, extrusão, corte, pintura, tornearia etc. Na medida em que o roteiro de fabricação de determinado lote de peças exige uma operação de usinagem, o mesmo é movimentado até o respectivo departamento para ser processado. Após a operação de usinagem, o lote segue para o próximo departamento estabelecido no roteiro, até sua total conclusão. A Figura 4.1 ilustra esse tipo de arranjo físico (Tubino, 1999, p.46).
Tornos
Extrusoras
Serras
Soldas
Figura 4.1 Layout departamental.
Existem várias razões que justificam esse tipo de arranjo físico nos processos convencionais. A mais importante talvez seja o baixo relacionamento com clientes, gerando instabilidade na demanda, e o potencial uso do tempo ocioso dos equipamentos para a diversificação da produção. O conceito contábil de valor agregado busca dar suporte a essa estratégia produtiva, não permitindo que máquinas e homens fiquem parados. Outras razões como a facilidade em elaborar o arranjo físico das várias máquinas semelhantes, a simplificação no trato com os funcionários, e o emprego de equipamentos de difícil integração ao fluxo produtivo, também podem ser citadas.
Apesar dessas razões, o uso indiscriminado do layout departamental, e principalmente seu crescimento exagerado, gerou uma série de desperdícios (superprodução, espera, movimentação e transporte, tempo ocioso da mão de obra, estoques e produtos defeituosos) que podem ser evitados pelo emprego de uma nova disposição dos equipamentos. Em vez de agrupá-los por função, pode-se agrupá-los por produto, focalizando-os em um produto ou uma família de produtos, com ênfase na aceleração da conversão das matérias primas em produtos acabados. Essa disposição é conhecida como layout celular, e a Figura 4.2 apresenta uma representação desse layout (Tubino, 1999, p.49).
Família 1
Família 3 e 4
Família 2
Família 5
Conforme se pode ver nessa figura, as máquinas antes agrupadas por departamentos com funções afins agora são distribuídas em células encarregadas de processar completamente uma família de produtos. Por exemplo, para produzir os itens da família 2 uma serra, dois tornos e uma máquina de solda são colocadas em seqüência para atender ao roteiro de fabricação dessa família. Com isso, o fluxo de produção (lead time) dessa família é acelerado. Pode-se empregar o conceito de produção em fluxo unitário, utilizado originalmente em linhas de montagem contínuas, fazendo com que os tempos de fabricação sejam reduzidos a praticamente a soma dos tempos das operações individuais das máquinas. Todos os desperdícios de tempo associados à superprodução, espera, movimentação e transporte, ociosidade de processamento, estoques e fabricação de produtos defeituosos podem ser eliminados.
A elaboração de um layout celular pode, em situações mais complexas, passar pelo uso da chamada tecnologia de grupo e suas heurísticas de agrupamento para identificar as famílias de produtos que irão compor os grupos. O formato das células é muito importante, e a forma de dispor os equipamentos em "U" é a que apresenta melhores resultados. Facilita a manutenção do ritmo de produção entre os operadores, permite a flexibilização da capacidade produtiva pela inclusão ou exclusão de operadores, mantém um padrão individual da operação independente da demanda, além de permitir uma adaptação maior na migração para novas configurações.
O estudo de caso 2.1 busca potencializar as diferenças entre a elaboração de um arranjo físico departamental e um arranjo físico celular com formato em "U". Para tanto, foram criados dois modelos equivalentes, um departamental e outro celular, no software de simulação Arena que permitem analisar o desempenho de cada sistema produtivo frente à variações de demanda (tamanho de lote e mix de produção). Após a simulação de cada alternativa um relatório físico/financeiro será gerado para permitir a análise e comparação dos resultados. A seguir será feita a descrição das características do sistema produtivo virtual utilizado, e em seguida do relatório físico/financeiro gerado.
4.2 O Sistema Produtivo
O estudo de caso 2.1 trabalha com dois sistemas produtivos diferentes: o sistema convencional departamental e o sistema celular JIT. Os dois sistemas são equivalentes, empregando os mesmos recursos produtivos, suas diferenças básicas se dão apenas em nível de layout. Pode-se entender o estudo de caso 2.1 como a representação do sistema produtivo de uma empresa que pretende migrar de um sistema convencional departamental para um sistema celular JIT.
Os dois sistemas produtivos simulados podem produzir dois produtos diferentes (produto A e produto B). O produto A tem seu roteiro de fabricação passando pelas máquinas de corte, estampa, fresa e acabamento, nessa ordem, e o produto B passa pelas máquinas de corte, fresa, estampa e acabamento, nessa ordem. Todos os tempos produtivos seguem uma distribuição normal de média 2 minutos e desvio padrão de 0,05 minutos por unidade. A demanda total pelos produtos A e B é de 9600 unidades mês, podendo variar quanto ao mix (100% do produto A, 75% de A e 25% de B, 50% de A e 50% de B, 25% de A e 75% de B, ou 100% de B). Uma vez escolhido o mix de produção, ele segue uma distribuição discreta. Por exemplo, ao se escolher um mix de 25% do produto A e 75% do produto B, sempre que um lote der entrada no sistema, a escolha do tipo de produto se dará segundo uma distribuição discreta com probabilidade de 25% para o produto A e 75% para B. Essa demanda entra na fábrica, na forma de ordens de produção, com variabilidade associada a uma distribuição exponencial de média proporcional ao tamanho do lote. Pode-se simular qualquer tamanho de lote de produção. Por exemplo, para um lote de 100 unidades tem-se 96 lotes/mês (9600 unid./mês dividido por 100 unid./lote). Como um mês possui 9600 minutos (480
min./dia vezes 20 dia/mês), um lote deve entrar a cada 100 minutos (9600 min./mês dividido por 96 lotes/mês), em média, seguindo uma distribuição exponencial.
No sistema convencional o layout é departamental com duas máquinas por departamento. Existem os departamentos de corte, fresa, estampa e acabamento, além de uma área de entrada para as ordens de produção e uma área de saída para os produtos acabados. A área total da planta é de 812 m2. A Figura 4.3 apresenta a tela que é mostrada durante a animação da simulação do sistema produtivo departamental convencional. Uma vez emitidas, as ordens de produção aguardam em uma fila de espera na área de entrada por uma empilhadeira para levá-las para o departamento de corte, primeira operação no roteiro de fabricação de ambos os produtos, desde que haja espaço no departamento para recebê-las. A partir daí, cada tipo de produto segue o seu roteiro de fabricação pelos demais departamentos, até ficarem prontos e serem transportados para a área de saída. Cada departamento tem capacidade para armazenar até 12 lotes na fila de espera por uma das duas máquinas, quando essas filas estão cheias a entrada de lotes é interrompida.
Figura 4.3 Tela do sistema departamental simulado.
Pode-se ver na Figura 4.3 que na área de entrada existem 118 lotes aguardando para entrarem no departamento de corte, no departamento de corte existem 11 lotes aguardando pela liberação de uma máquina, e no departamento de acabamento não existe nenhum lote na fila de espera, pois há uma máquina disponível para uso imediato. A regra empregada na simulação das filas de espera é a FIFO, o primeiro lote que chega é o primeiro que será atendido. Além disso, sempre que um lote de um produto entrar numa máquina, e o lote do produto produzido anteriormente for diferente, ocorrerá um setup de 2 horas. Não serão considerados setups para trocas por desgaste das
ferramentas. Durante a animação do modelo aparecerá a palavra setup sobre a máquina que estiver parada procedendo ao setup, como se pode ver no departamento de acabamento na Figura 4.3.
A movimentação dos lotes é feita com auxílio de empilhadeiras (no máximo três) com velocidades de 20 metros por minuto. Tanto o carregamento como o descarregamento dos lotes na empilhadeira consomem um tempo que segue uma distribuição normal de média 1 minuto e desvio padrão de 0,01 minutos. A tela de animação do sistema departamental apresenta ainda, como se pode ver na Figura 4.3, o tamanho escolhido do lote, a quantidade de produtos acabados de cada produto produzido até o momento, e os lead times médios de cada produto.
No sistema celular foi montada uma célula para cada produto, com as máquinas dispostas de acordo com o roteiro de fabricação de cada peça. Com a redução dos espaços internos para movimentação e armazenagem dos lotes dos produtos a área total da planta foi reduzida, em relação ao layout departamental, para 448 m2. A Figura 4.4 apresenta a tela que é mostrada durante a animação da simulação do sistema produtivo celular. Uma vez emitidas, as ordens de produção de cada produto aguardam em uma fila de espera individual na área de entrada por um espaço na fila de entrada de cada célula correspondente. A fila de entrada de cada célula possui capacidade máxima de dois lotes. A partir daí, cada tipo de produto segue o seu roteiro de fabricação pelas demais máquinas da célula, até ficarem prontos e serem movimentados para a área de saída.
Figura 4.4 Tela do sistema celular simulado.
Pode-se ver na Figura 4.4 que na área de entrada existem seis lotes do produto A e nenhum do produto B aguardando para entrar na fila de espera das respectivas células. Tanto a célula do
produto A como a do produto B estão com suas filas de entrada com dois lotes. Em função da proximidade das máquinas, a movimentação dos lotes no sistema celular é feita em esteiras por gravidade, não se necessitando de empilhadeiras. Para manter a equivalência entre os dois sistemas produtivos, no sistema celular também cada carregamento e descarregamento dos lotes nas esteiras consome um tempo que segue uma distribuição normal de média 1 minuto e desvio padrão de 0,01 minutos. Como as células são cativas para cada produto não existem setups.
A tela de animação do sistema celular apresenta ainda, como se pode ver na figura 4.4, o tamanho escolhido do lote, a quantidade de produtos acabados de cada produto produzido até o momento, e os lead times médios de cada produto. Tanto o sistema departamental como o celular serão simulados para um período de seis meses, ou 57600 minutos (480 minutos/dia * 20 dias/mês * 6 meses), com um período de descarte inicial (warm-up) de 2400 minutos.
4.3 Simulando o Modelo
A tela de entrada inicial do estudo de caso 2.1 é apresentada na Figura 4.5. Nessa tela podem-se ver três botões de comando: Rodar Layout, Descrição do Estudo de Caso, e Sair. Ao acionar o botão
Sair, o estudo de caso 2.1 é fechado. Nesse momento aparece a caixa padrão de diálogo salvar como do Excel para que se proceda ao salvamento da planilha de respostas, chamada Caso2.1_Respostas.xls. Mais adiante as informações constantes nessa planilha de resposta serão
Figura 4.5 Tela inicial do estudo de caso 2.1.
Na tela de entrada inicial ao acionar o botão Descrição do Estudo de Caso, uma tela secundária aparecerá. A Figura 4.6 apresenta essa tela. Nela pode-se ver seis botões de comando: O objetivo, O
modelo, Os resultados, Alternativas a serem analisadas, Responda as perguntas, e Retorna. Ao
acionar um dos cinco primeiros botões tem-se, respectivamente, um resumo do objetivo do estudo de caso 2.1, do modelo simulado, dos resultados gerados, de sugestões de alternativas a serem simuladas e de algumas perguntas a serem respondidas. O sexto botão permite que se retorne a tela inicial do estudo de caso 2.1 (Figura 4.5).
Figura 4.6 Tela de descrição do estudo de caso 2.1.
Na tela de entrada inicial ao acionar o botão Rodar Layout, a tela de entrada de dados aparecerá. A Figura 4.7 apresenta essa tela. Nela pode-se ver dois botões de comando: Simular e Retornar, e cinco quadros de decisões: Lotes, Empilhadeiras, Tipo de Layout, Percentual da Demanda, e
Animação. Ao acionar o botão Simular os parâmetros escolhidos para as variáveis do estudo de caso
2.1 serão lidos e a simulação iniciada. No caso da caixa de seleção Rodar sem animação estar acionada, o modelo roda sem sua animação e, após o tempo previsto de seis meses, a tela de saída (Figura 4.8) com os resultados será apresentada. Por outro lado, se a caixa de seleção Rodar sem
animação não estiver acionada, o modelo roda com a tela de animação do layout departamental
(Figura 4.3) ou do layout celular (Figura 4.4), dependendo da escolha, e, após o tempo previsto de seis meses, a tela de saída (Figura 4.8) com os resultados será apresentada. Recomenda-se que, uma vez visualizado e entendido o modelo, a simulação das alternativas para se gerar o relatório de saída
seja feita sem animação, pois o processo de animação do modelo consome muito tempo de processamento. Ao acionar o botão Retornar, volta-se a tela inicial do estudo de caso 2.1 (Figura 4.5).
Figura 4.7 Tela de entrada de dados do estudo de caso 2.1.
A decisão quanto ao tipo de layout do sistema produtivo que será simulado é tomada no quadro de decisões Tipo de Layout. Nele existem dois botões de opção: Departamental e Celular. Ao acionar o botão de opção Departamental, o sistema produtivo departamental será simulado. Ao acionar o botão de opção Celular, o sistema produtivo celular será simulado.
Como já foi explicado, a demanda total pelos produtos A e B que será simulada é de 9600 unidades mês. Essa demanda entra na fábrica, na forma de ordens de produção, com variabilidade associada a uma distribuição exponencial de média proporcional ao tamanho do lote. A decisão quanto ao tamanho dos lotes dos produtos A e B é tomada no quadro de decisões Lotes. Nele existe uma caixa de listagem, chamada Tamanho dos Lotes, onde se pode digitar qualquer tamanho de lote para ser simulado. Uma vez definido, o tamanho dos lotes será o mesmo para os dois produtos. Ao se acionar a seta da caixa de listagem, alguns valores pré-formatados (1, 5, 10, 50, 100, 200 e 500) poderão ser escolhidos mais facilmente.
O quadro de decisões Percentual da Demanda permite escolher a alternativa do mix de produção que será simulada. Nele existem cinco botões de opção: 0% Produto A 100% Produto B, 25%
100% Produto A 0% Produto B. Ao se acionar um desses botões de opção, o valor correspondente
será utilizado para sortear aleatoriamente, de acordo com uma distribuição uniforme, a entrada de lotes do produto A ou B no sistema.
A decisão quanto ao número de empilhadeiras que será simulada no sistema departamental é tomada no quadro de decisões Empilhadeiras. Nele existe uma caixa de listagem, chamada Número
de Empilhadeiras, onde se pode digitar, ou acessar pela seta, os números 1, 2, ou 3 para definir
quantas empilhadeiras serão empregadas no sistema produtivo departamental. Como no sistema celular a movimentação dos lotes se dá por esteiras, o valor desse caixa de listagem é desprezado quando se opta por simular o layout celular.
Definidos os parâmetros para as variáveis do sistema, acionar o botão Simular para que a simulação se inicie. Terminada a simulação é gerado um relatório de saída com dados de desempenho físicos e financeiros, que será detalhado a seguir.
4.4 Relatório de Saída
Ao final dos seis meses (57600 minutos) de simulação do sistema produtivo com os parâmetros escolhidos é apresentada uma tela com o relatório físico/financeiro dos dados de entrada e dos dados de saída referentes ao desempenho da alternativa simulada. A Figura 4.8 apresenta a tela do relatório de saída da simulação do layout departamental do estudo de caso 2.1, e a Figura 4.10 a tela do relatório de saída da simulação do layout celular. Inicialmente serão descritos os itens constantes do relatório de saída do layout departamental, posteriormente serão descritas as diferenças existentes no relatório de saída do layout celular.
No relatório de saída do layout departamental da Figura 4.8 podem-se ver dois botões de comando:
Salvar na Planilha e Retornar, e dez quadros de respostas: Lote, Empilhad., Unidades Produzidas, Taxa de Ocupação, WIP, Número de Setups, Mix Produção, Lead times, Ordens de Produção e Análise Econômica.
Entrando nessa tela se têm duas opções de ação: ou aceitam-se os resultados, armazenando-os na planilha do Excel para análise comparativa com as demais alternativas simuladas, ou descartam-se esses valores, retornando-se a tela inicial do estudo de caso 2.1. Ao acionar o botão Retornar, os valores serão perdidos, retornando-se a tela inicial do estudo de caso 2.1 para nova simulação. Ao acionar o botão Salvar na Planilha, uma tela secundária de confirmação será apresentada. A Figura 4.9 mostra essa tela. Nela pode-se ver um botão de comando OK e dois botões de opção: Sim e Não. Marcando-se a opção Não e acionando-se o botão OK, os dados serão descartados, retornando-se a tela inicial do estudo de caso 2.1. Marcando-se a opção Sim e acionando-se o botão OK, os dados serão salvos na planilha Caso2.1_Respostas.xls. Como já foi exposto anteriormente, ao se terminar as rodadas de simulação das alternativas pesquisadas e se encerrar o estudo de caso, uma caixa de diálogo padrão salvar como do Excel permitirá que essa planilha possa ser salva, com qualquer nome, para posterior leitura ou impressão via Excel.
Figura 4.8 Tela do relatório de saída da simulação do layout departamental do estudo de caso 2.1.
Alguns dos valores apresentados nos dois tipos de relatórios de saída do estudo de caso 2.1 são apenas transcrições dos dados de entrada escolhidos para uma determinada alternativa a ser simulada. Eles servem para identificar e relacionar os resultados com a alternativa simulada. O quadro de resposta Lote transcreve para o relatório de saída o tamanho do lote, em número de peças, escolhido para os produtos A e B. O quadro de resposta Empilhad. passa para o relatório de saída o número de empilhadeiras selecionado para rodar no layout departamental. E, finalmente, o quadro de resposta Mix Produção informa para o relatório de saída o mix de produção, em percentual, escolhido para cada tipo de produto.
O quadro de resposta Taxa de Ocupação do relatório de saída do layout departamental informa qual foi a taxa média de ocupação em valores percentuais das empilhadeiras e das máquinas em cada departamento durante o período simulado. Para o cálculo da taxa de ocupação das máquinas não foi computado o tempo despendido com o setup necessário para a produção de lotes de produtos diferentes. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8, as duas máquinas do departamento de corte ficaram em média ocupadas durante os seis meses 25,63% do tempo, já a empilhadeira ficou ocupada 42,14% do seu tempo disponível.
O quadro de resposta Número de Setups do relatório de saída do layout departamental mostra o número de preparações de máquinas realizadas em cada departamento durante o período simulado. Sempre que entrar na máquina um lote de produtos diferente do lote que estava sendo produzido, ocorrerá uma operação de setup, com tempo de 120 minutos, sendo a variável número de setups por departamento correspondente incrementada em uma unidade. O setup considerado é apenas o setup para mudança de tipos de produtos, para simplificar o estudo de caso não ocorrerão setups por desgaste das ferramentas. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 ocorreram 714 setups nas duas máquinas do departamento de corte e 2368 setups nos quatro departamentos.
O quadro de resposta WIP do relatório de saída do layout departamental apresenta o número médio de produtos que ficaram nas filas de espera dos departamentos aguardando pela liberação de uma máquina para serem produzidos durante o período simulado. Como foi colocado, cada departamento tem capacidade para armazenar até 12 lotes na fila de espera por uma das duas máquinas, quando essas filas estão cheias a entrada de lotes é interrompida. A regra empregada na simulação é a FIFO, o primeiro lote que chega é o primeiro que será atendido. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 o número médio de produtos esperando na fila do departamento de corte foi de 116,68 unidades.
O quadro de resposta Lead times do relatório de saída do layout departamental informa o tempo médio em minutos, durante o período simulado, que cada lote de produto A ou B consumiu para ficar pronto desde sua entrada no sistema produtivo. Nesse estudo de caso o lead time produtivo é composto pelo somatório dos tempos de espera nas filas dos departamentos, dos tempos de setup, dos tempos produtivos e dos tempos de transporte entre a entrada, os departamentos e a saída do sistema. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 o produto A gastou, em média, 1033,58 minutos para ficar pronto, e o produto B consumiu 1044,37 minutos.
O quadro de resposta Unidades Produzidas do relatório de saída do layout departamental mostra quantas unidades foram produzidas, durante o período simulado, de cada um dos dois produtos e o valor total. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 a produção do produto A foi de 7520 unidades, a produção do produto B foi de 7250 unidades, perfazendo um total de 14770 unidades. O quadro de respostas Ordens de Produção do relatório de saída do layout departamental permite que sejam analisadas as condições de espera na área de entrada das ordens de produção emitidas
para o sistema produtivo. Ele está subdividido em dois grupos de informações: Tempo Médio e
Número Médio. O Tempo Médio informa o tempo médio em minutos que cada ordem de produção
completada gastou na fila de espera da área de entrada do departamento, e o Número Médio mostra o número médio de ordens de produção, durante o período simulado, que ficaram esperando nessa fila. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 o tempo médio de espera das ordens de produção na fila de entrada do departamento foi de 23312,30 minutos e o número médio de ordens de produção esperando para dar entrada no sistema produtivo foi de 2321,24 ordens.
O quadro de resposta Análise Econômica do relatório de saída do layout departamental apresenta algumas informações financeiras das alternativas simuladas. Ele está subdividido em cinco grupos de informações: Capital Investido em WIP, Capital Investido em Equipamentos, Custo Unitário da
Área de Produção, Custo Unitário de Depreciação Efetiva, Custo Unitário do Capital Investido, Custo Unitário do Setup e Custo Unitário Total. A seguir serão descritas como essas informações
foram obtidas.
O Capital Investido em WIP representa o dinheiro necessário para manter o nível de estoques médios em processo gerado pela alternativa simulada. Ele é calculado multiplicando-se o somatório dos estoques médios, no período simulado, dos quatro departamentos pelo custo (matérias primas e mão de obra) unitário de um produto, que nesse estudo de caso foi arbitrado em $ 200,00. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 o valor apresentado (a diferença de $ 0,52 decorre dos arredondamentos) foi obtido da seguinte forma:
190,70 unidades * $ 200,00 = $ 38140,00
O Capital Investido em Equipamentos representa o dinheiro empregado na aquisição das máquinas e das empilhadeiras para cada alternativa simulada. O número de máquinas nos quatro departamentos é fixo em oito máquinas, com custo unitário arbitrado em $ 100000,00 por máquina. Já o número de empilhadeiras depende da escolha feita na tela de entrada de dados, sendo que o custo de uma empilhadeira foi arbitrado em $ 35000,00 nesse estudo de caso. Logo, o capital investido em equipamentos é calculado somando-se a multiplicação do número de máquinas nos quatro departamentos pelo custo unitário das máquinas, com a multiplicação do número de empilhadeiras escolhido pelo custo unitário das empilhadeiras. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 o valor apresentado foi obtido da seguinte forma:
(8 máquinas * $ 100000,00) + (1 empilhadeira * $ 35000,00) = $ 835000,00
O Custo Unitário da Área de Produção representa o custo por metro quadrado por unidade produzida durante o período simulado. Ele é calculado multiplicando-se a área produtiva do sistema simulado (no layout departamental é de 812 m2 e no layout celular é de 448 m2) pelo custo unitário do metro quadrado da região, nesse estudo de caso foi arbitrado em $ 5,00 por metro quadrado, e dividindo pela produção total de produtos A e B durante o período simulado. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 o valor apresentado foi obtido da seguinte forma:
(812 m2 * $ 5,00) / 14770 unidades = $ 0,27 por unidade
O Custo Unitário de Depreciação Efetiva representa o custo, por unidade produzida, da depreciação das máquinas e empilhadeiras utilizadas na alternativa simulada. O conceito de depreciação efetiva empregado nesse livro já foi discutido no estudo de caso 1, no capítulo anterior. O custo da depreciação efetiva nesse estudo de caso é calculado levando-se em conta que a vida útil de uma máquina, ou de uma empilhadeira, foi arbitrada em 5 anos, ou em 576000 minutos (57600
minutos/semestre * 5 anos * 2 semestres/ano). Com isso tem-se que o custo da máquina, ou da empilhadeira, por minuto é obtido dividindo-se o valor da máquina, ou da empilhadeira, por 576000 minutos de vida útil. Por outro lado, o número de minutos que as máquinas, ou as empilhadeiras, consumiram no período simulado (seis meses ou 57600 minutos) para produzir determinada quantidade de produtos é calculado levando-se em conta a taxa de ocupação média (em valores decimais) das máquinas de cada departamento, ou das empilhadeiras, vezes 57600 minutos.
O custo da depreciação efetiva das máquinas é obtido, então, multiplicando-se o número de máquinas dos departamentos pelo custo da máquina por minuto e pelo tempo médio consumido de máquina por departamento no período simulado. O custo da depreciação efetiva das empilhadeiras é obtido multiplicando-se o número de empilhadeiras simulado pelo custo da empilhadeira por minuto e pelo tempo médio consumido das empilhadeiras. Finalmente, o custo unitário da depreciação efetiva é o resultado da divisão do somatório dos custos de depreciação efetiva das máquinas e das empilhadeiras pela produção total no período simulado. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 o valor do custo unitário da depreciação efetiva foi obtido da seguinte forma: Custo da máquina por minuto = $ 100000,00 / 576000 min. = 0,1736 $/min.
Custo da empilhadeira por minuto = $ 35000,00 / 576000 min. = 0,0607 $/min.
Tempo médio consumido no departamento de corte = 0,2563 * 57600 min. = 14762,88 min. Tempo médio consumido no departamento de estampa = 0,2565 * 57600 min. = 14774,40 min. Tempo médio consumido no departamento de fresa = 0,2565 * 57600 min. = 14774,40 min. Tempo médio consumido no departamento de acabamento = 0,2564 * 57600 min. = 14768,64 min. Tempo médio consumido da empilhadeira = 0,4214 * 57600 min. = 24272,64 min.
Custo da depreciação efetiva no departamento de corte = 2 maqs. * 0,1736 $/min. * 14762,88 min. = $ 5125,67
Custo da depreciação efetiva no departamento de estampa = 2 maqs. * 0,1736 $/min. * 14774,40 min. = $ 5129,67
Custo da depreciação efetiva no departamento de fresa = 2 maqs. * 0,1736 $/min. * 14774,40 min. = $ 5129,67
Custo da depreciação efetiva no departamento de acabamento = 2 maqs. * 0,1736 $/min. * 14768,64 min. = $ 5127,67
Custo da depreciação efetiva da empilhadeira = 1 empilhadeira * 0,0607 $/min. * 24272,64 min. = $ 1473,34
Custo unitário da depreciação efetiva = ($ 5125,67+ $ 5129,67 + $ 5129,67+ $ 5127,67 + $ 1473,34) / 14770 unidades = $ 1,49 por unidade
O Custo Unitário do Capital Investido representa o custo, por unidade produzida, do capital investido em equipamentos e estoques durante o período simulado. Ele é calculado multiplicando-se a soma do capital investido em WIP com o capital investido em equipamentos, pela taxa de mínima atratividade (TMA) do capital, que nesse estudo de caso foi arbitrada em 25,00 % ao semestre, e dividindo-se o valor encontrado pela quantidade de produtos acabados produzida no semestre. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 o valor apresentado foi obtido da seguinte forma:
O Custo Unitário do Setup representa o custo, por unidade produzida, que o sistema produtivo teve para realizar os setups nas máquinas durante o período simulado. Como o objetivo desse estudo de caso é potencializar as diferenças entre o sistema departamental e o celular, por simplificação, no custo do setup não estão incluídos os custos referentes ao tempo de máquina parada, nem os custos de materiais suplementares. Apenas o custo adicional do ferramenteiro será incluído, admitindo-se que cada setup de máquina necessita da ajuda de um ferramenteiro, e que o custo por hora desse especialista foi arbitrado em $ 40,00. Dessa forma, o custo unitário do setup é calculado dividindo-se a multiplicação do número de dividindo-setups realizados no período simulado pelo tempo consumido em cada setup (2 horas) e pelo custo por hora do ferramenteiro ($ 40,00), pela produção total do período simulado. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 o valor apresentado como custo unitário de setup foi obtido da seguinte forma:
(2368 setups * 2 horas * $ 40,00) / 14770 unidades = $ 12,83 por unidade
Finalmente, o Custo Unitário Total consiste da soma do custo unitário da área de produção, com o custo unitário da depreciação efetiva, com o custo unitário do capital investido, e com o custo unitário do setup. Ele resume, então, os custos do capital empatado em estoques e máquinas e o custo de depreciação das máquinas. Por exemplo, no relatório de saída da Figura 4.8 o custo unitário total foi obtido da seguinte forma:
$ 0,27 + $ 1,49 + $ 14,78 + $ 12,83 = $ 29,37 por unidade
A Figura 4.10 apresenta a tela do relatório de saída da simulação do layout celular. Nesse relatório podem-se ver dois botões de comando: Salvar e Retornar, e oito quadros de respostas: Lote,
Unidades Produzidas, Taxa de Ocupação, WIP, Mix Produção, Lead times, Ordens de Produção e Análise Econômica. As informações constantes desse relatório são semelhantes às informações
apresentadas no relatório de saída da simulação do layout departamental (Figura 4.8) e já detalhadas, com pequenas modificações.
Como no layout celular proposto existe uma célula cativa para cada produto, não ocorrerão setups nesse modelo, e, conseqüentemente, os quadros de respostas Número de Setups e Custo Unitário de
Setup não são apresentados. O mesmo ocorre com o quadro de resposta Empilhad. , onde constava o
número de empilhadeiras selecionado para a simulação no layout departamental, pois no layout celular a movimentação é feita por esteiras.
Outras três modificações aparecem na forma de apresentação das informações constantes nos quadros de respostas Taxa de Ocupação e WIP, que estão detalhados por tipo de célula, e Ordens de
Produção, que está detalhada por tipo de produto, dado que cada produto no layout celular tem sua
própria fila de espera para entrar no sistema produtivo.
Uma vez entendidos os dados físicos e financeiros fornecidos pelos relatórios de saída das Figuras 4.8 e 4.10, pode-se passar para a apresentação das questões para a discussão do assunto proposto no estudo de caso 2.1, ou seja, possibilitar a análise dos principais conceitos relacionados com a focalização dos sistemas produtivos repetitivos em lotes.
4.5 Questões para Discussão
No estudo de caso 2.1 têm-se duas grandes alternativas a serem simuladas: o sistema convencional departamental e o sistema JIT celular. Uma vez dentro de cada um desses sistemas pode-se alterar apenas os tamanhos dos lotes de produção e o mix dos produtos A e B. Nesse caso, considera-se
que a definição do número de empilhadeiras no sistema departamental serve apenas para adequar o transporte às necessidades de movimentação dos lotes, com reflexo, obviamente, nos custos unitários.
Figura 4.10 Tela do relatório de saída da simulação do layout celular do estudo de caso 2.1.
Propõe-se como encaminhamento nesse estudo de caso que ele seja dividido em duas etapas. A primeira consiste em simular, fixando o mix de produção em 50% do produto A e 50% do produto B, o sistema departamental convencional na busca do chamado "lote econômico", ou seja, identificar qual o tamanho de lote que obtêm o menor custo unitário. A teoria do lote econômico, simbolizada na Figura 4.11, está baseada no fato de que existe um lote de produção (na prática pode-se falar em uma faixa econômica de produção) que irá minimizar a curva de custo total do sistema produtivo. Como já foi apresentado, no estudo de caso 2.1 serão considerados os custos do capital investido (WIP e equipamentos), da área de produção, da depreciação efetiva e dos setups. Cada um deles tendo seu próprio relacionamento com o tamanho dos lotes. Por exemplo, enquanto o custo do capital investido em WIP aumenta com o tamanho dos lotes, o custo de setup diminui. A questão está em descobrir, via simulação de diferentes tamanhos de lotes, onde está esse lote ou faixa econômica.
Uma vez encontrado o lote econômico para um mix de 50% de cada produto, propõe-se analisar a flexibilidade do sistema para esse tamanho de lote. O objetivo é verificar se o sistema departamental permite mudanças por parte dos clientes no mix solicitado sem onerar excessivamente os custos produtivos. Essa flexibilidade pode ser explorada fazendo-se variar as alternativas de mix
fornecidas na tela de entrada do sistema, ou seja, 100% do produto A, 75% do produto A e 25% do produto B, 25% do produto A e 75% do produto B, e 100% do produto B.
Tamanho do lote $
Custo Total
Faixa Econômica
Q
*Figura 4.11 Teoria do lote econômico. (Tubino, 1997, p.122)
Encontrado o lote econômico para a estrutura departamental e verificada sua flexibilidade frente a variações de mix, a segunda etapa consiste em simular o sistema celular para mix de 50% de A e 50% de B buscando também seu lote econômico. Uma vez encontrado o lote econômico para o sistema celular, proceder à análise da variação de mix para esse lote econômico, da mesma forma como foi realizado no sistema departamental.
A partir da simulação dessas propostas, pode-se sugerir as seguintes questões para discussão das principais características da focalização de sistemas repetitivos em lotes.
1. Para demandas com mix de 50% de cada produto, qual a alternativa de tamanho de lote que obtêm o menor custo unitário total no sistema departamental?
2. Com os valores obtidos nas alternativas simuladas na questão anterior, monte um gráfico de "Tipos de Custos x Lote" e explique como e porque cada tipo de custo se comporta frente às variações de tamanho de lote.
3. Caso se queira privilegiar a redução do lead time em detrimento dos custos produtivos, qual o melhor tamanho de lote no sistema departamental? O que acontece com os custos unitários? Explique porquê?
4. Como os sistemas departamentais resolvem esse dilema de atendimento rápido?
5. Mantendo-se o lote econômico, o que acontece com os custos produtivos no sistema departamental quando há variações de mix na produção? Monte um gráfico de "Tipos de Custos x Mix" e explique como e porque cada tipo de custo se comporta frente às variações de mix.
6. Para demandas com mix de 50% de cada produto, qual a alternativa de tamanho de lote que obtêm o menor custo unitário total no sistema celular?
7. Com os valores obtidos nas alternativas simuladas na questão anterior, monte um gráfico de "Tipos de Custos x Lote" e explique como e porque cada tipo de custo se comporta frente às variações de tamanho de lote. Compare essa variação com a do sistema departamental.
8. Caso se queira privilegiar a redução do lead time em detrimento dos custos produtivos, qual o melhor tamanho de lote no sistema celular? O que acontece com os custos unitários? Explique porquê? Compare com o que aconteceu no sistema departamental.
9. Mantendo-se o lote econômico, o que acontece com os custos produtivos no sistema celular quando há variações de mix na produção? Monte um gráfico de "Tipos de Custos x Mix" e explique como e porque cada tipo de custo se comporta frente às variações de mix.
10. Como os sistemas celulares resolvem esse dilema de variações significativas no mix de produção?
