PROPOSTAS DE MELHORIAS EM UMA INDÚSTRIA DO SETOR DE METALMECÂNICA UTILIZANDO O PLANEJAMENTO SIMPLIFICADO DE LAYOUT E SOFTWARE DE SIMULAÇÃO

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PROPOSTAS DE MELHORIAS EM UMA

INDÚSTRIA DO SETOR DE

METALMECÂNICA UTILIZANDO O

PLANEJAMENTO SIMPLIFICADO DE

LAYOUT E SOFTWARE DE

SIMULAÇÃO

Flavio Augusto Buge Zucateli (IFES ) flavio_zucateli@yahoo.com.br Felipe Zanellato Coelho (IFES ) felipezc_1902@yahoo.com.br lucas marchesi groberio (IFES ) lucas.groberio@hotmail.com Bruno Gomes Correa (IFES ) bgc255@hotmail.com carla dos santos duarte (IFES ) carlaa.sduarte@gmail.com

Este trabalho pretende analisar e propor melhorias no layout de um processo produtivo em uma indústria do setor de metalmecânica que atua no ramo da construção civil utilizando a metodologia do Planejamento Simplificado de Layout (SLP). Tammbém pretende aperfeiçoar o fluxo produtivo, diminuir filas, analisar gargalos e taxas de utilização dos recursos através de técnicas de simulação com o software ARENA. Para isso, foi observando a rotina e o ambiente de trabalho, analisando o fluxo do processo atual e coletando dados como tempos e distâncias das operações da indústria. Utilizando o método SLP foi possível elaborar um layout mais harmônico, denominado na pesquisa como proposta 3, com foco no aumento da produção e dando maior ênfase ao fluxo de valor. Também foi possível elaborar um estudo detalhado do processo produtivo através da simulação resultando em uma proposta de melhorias, denominada na pesquisa como cenário 3, que possibilita um aumento de 88% na produção. Palavras-chaves: Planejamento Simplificado de Layout (SLP); Melhoria de layout; Simulação.

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2 1. Introdução

Contemporaneamente a competitividade no setor de construção condiciona com que cada vez mais as empresas busquem a excelência na gestão dos processos construtivos e na gerência de recursos humanos, almejando assim aumentar sua produtividade.

Portanto, o Planejamento Simplificado de Layout (SLP) é uma ferramenta que tem como finalidade orientar o melhor posicionamento das instalações, máquinas, equipamentos e pessoal na linha de produção, visando identificar dentre vários cenários aquele que mais se ajusta às necessidades estabelecidas pela empresa (YANG et al., 2000).

Condicionantes como a disposição da área de trabalho, o ambiente físico geral são elementos que colaboram para um projeto de layout bem estruturado, como reforça Tompkinst et. al. (2010) dizendo que a organização física dos recursos de produção, a interação desses recursos com o ambiente espacial e o estabelecimento dos fluxos do processo produtivo são tarefas diretamente ligadas ao projeto do layout das instalações.

Os impactos de pequenas melhorias no arranjo físico da produção geralmente são sentidos diretamente na avaliação de desempenho empresarial, aumentando os indicadores de produtividade da organização e, em última análise, alavancando a lucratividade do negócio. É justificável que estudos de layout sejam feitos, pois estes buscam melhorar a movimentação de materiais e pessoas durante todo o ciclo com a finalidade de reduzir o tempo da produção. Logo, as atuais ferramentas computacionais podem complementar esses sistemas, resultando em análises mais completas, principalmente de situações futuras. Por exemplo, a simulação computacional possibilita integrar em um modelo animado indicadores de ocupação dos equipamentos, tempos e tamanhos das filas nas operações, produção total, lead time entre outros indicadores.

Assim, este trabalho pretende analisar e propor melhorias no layout de um processo produtivo em uma indústria do setor de metalmecânica que atua no ramo da construção civil utilizando a metodologia SLP. Também pretende aperfeiçoar o fluxo produtivo na linha de produção, diminuir filas, analisar gargalos e taxas de utilização através de técnicas de simulação com o

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3 2. Referencial Teórico

2.1. Arranjo Físico de Layout e SLP

No contexto atual, a inserção de práticas apoiadas em estudos de fluxos de produção nas empresas se torna um diferencial frente a um mercado extremamente competitivo, já que Moura (2005) estima que os custos com movimentação e armazenagem representem 30% a 50% dos custos totais de produção. O mesmo autor afirma ainda que a movimentação é uma consequência do layout, portanto a melhoria de layout é uma maneira possível de racionalizar a movimentação de materiais em instalações industriais. Um dos motivos de se realizar estudos relacionados a arranjos físicos de instalação se deve ao fato das decisões influenciarem na capacidade produtiva e na produtividade da empresa (BORGES, 2001). O planejamento do arranjo físico está relacionado ao projeto de instalações, onde se procura planejar e integrar os caminhos dos vários elementos envolvidos na produção de um bem ou de um serviço buscando alcançar um desempenho ideal e tornando as atividades eficientes e ao mesmo tempo economicamente eficazes com a máxima produtividade. Partindo desse pressuposto Freire (2009) ressalta que os deslocamentos de bens pela produção e áreas de armazenamento sempre foram fontes potenciais de melhoria na eficiência geral de uma empresa.

Conforme Muther (1978) propôs, o SLP é uma sistematização de projetos de arranjos físicos que propõe procedimentos para identificação, avaliação e visualização dos elementos e das áreas de uma instalação envolvidas no planejamento. É uma ferramenta de auxílio na tomada de decisões relacionadas à escolha da combinação ótima das instalações industriais, dentro de um espaço disponível.

Em suma, a metodologia do SLP é uma ferramenta que irá auxiliar indivíduos na tomada de decisão quanto ao melhor posicionamento das instalações, máquinas, equipamentos e pessoal na linha de produção (COSTA, 2004). De acordo com Muther e Wheeler (2000), a metodologia do SLP é constituída das fases listadas abaixo:

Diagnóstico do sistema produtivo desenvolvido, onde nesta fase são levantadas informações de produção, bem como identificados os processos existentes, por meio da utilização de ferramentas a exemplo da carta multiprocesso, que pode ser utilizada para mostrar de forma simplificada a sequência dos processos produtivos de diferentes tipos de produtos.

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4 Mapa de relacionamento que consiste em uma matriz triangular onde se apresenta o grau de proximidade e razão de importância entre cada par de atividades, áreas ou funções. A utilização deste diagrama auxilia a organização de forma conveniente das decisões de proximidade necessárias entre as várias atividades. A classificação das inter-relações utiliza as letras A, E, I, O, U e X, as quais representam, respectivamente, diferentes e decrescentes graus de importância.

Diagrama de relacionamento nesse terceiro passo, utiliza-se símbolos, para representar as atividades, e códigos de linha, para indicar o grau de proximidade entre estas. Definindo o diagrama de relações, é possível esquematizar e melhor ajustar as várias relações identificadas.

Layout inicial que é baseado no diagrama de relacionamento, ignorando espaços e restrições de construção. Nessa etapa, podem surgir várias propostas de layout, as quais serão analisadas pelas pessoas envolvidas no local.

Layout geral final que consiste na seleção e ajuste das melhores alternativas, considerando a área e as restrições do local. Em seguida, para estas, determina-se o layout detalhado do local, levando em conta fatores ambientais, circulação e mobiliário adequados para as funções a serem realizadas.

2.2. Simulação

A utilização da ferramenta simulação vem apresentando um grande crescimento devido sua grande proximidade com a realidade. A simulação implica na modelagem de um processo ou sistema de tal forma que o modelo imite as respostas do sistema real numa sucessão de eventos que ocorrem ao longo do tempo (PIDD, 2004). Para Al-Saleh (2011) o software ARENA traz o poder da modelagem e simulação para melhoria de processos de negócios. Tipicamente, qualquer processo que possa ser descrito por meio de um fluxograma pode ser simulado no ARENA.

Segundo Freitas Filho (2008), um estudo simulado pode economizar tempo e recursos financeiros no desenvolvimento de projetos, trazendo ganhos de produtividade e qualidade. Os custos de tais análises são, em geral, insignificantes se comparados aos seus benefícios.

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5 Ainda, a possibilidade do emprego de animações permitindo que se visualize o comportamento dos sistemas durante as simulações (BANKS et al., 2010).

Para Fernandes e Rangel (2011) o software de simulação Arena usa a abordagem por processos para execução da simulação. Essa técnica de simulação pode ser considerada como uma situação onde elementos estáticos, formando um ambiente bem definido com suas regras e propriedades, interagem com elementos dinâmicos, que fluem dentro desse ambiente.

3. Métodos, Instrumentos e Procedimentos

Os pesquisadores realizaram cinco visitas à indústria, observando a rotina e o ambiente de trabalho, analisando o fluxo do processo atual e coletando dados como tempos e distancias das operações. Para maior confiabilidade, foi realizada a coleta de mais de 30 tempos para cada atividade e operações.

Após isso, foi realizado o estudo e elaboração do layout atual e proposto, através do método SLP, sendo que o mesmo é composto pelas seguintes fases: Fase 0 – onde é desenhado o layout atual da Empresa, pesquisada a relação e dimensão dos equipamentos existentes e desenhado o fluxo do processo atual; Fase 1 – construção do diagrama de relacionamento/carta de relacionamento; Fase 2 – estabelecer as necessidades de espaços; Fase 3 – Definir as relações das atividades no diagrama; Fase 4 – desenhar os layouts de relação de espaços; e na Fase 5 – avaliar os arranjos alternativos.

Com os dados dos tempos das operações, foi feita uma análise probabilística no Input

Analyser do software ARENA, coletando as expressões que melhor representam as variações

do tempo. Posteriormente, foi realizada a modelagem do processo atual alocando estas expressões às respectivas operações. Assim, foram gerados relatórios sobre o processo atual e analisado possíveis cenários de melhorias.

4. Desenvolvimento

A indústria estudada atua no ramo da construção civil fabricando pórticos estruturais metálicos que em geral são peças com alto peso e são transportadas por pontes rolantes dentro da fábrica durante a montagem em velocidades baixas, portanto qualquer melhoria de layout

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6 que diminua as distâncias de transporte diminui o lead time do produto final aumentando a produção diária validando a necessidade do estudo de layout.

Com os dados levantados e organizados foi dado início aos estudos de layout através das etapas do método SLP e as simulações no software ARENA, conforme detalhado nos tópicos abaixo.

4.1. SLP

4.1.1. Fase 0 - Layout Atual, Relação e Dimensão dos Equipamentos e Fluxo do Processo Para o dimensionamento dos equipamentos, foram analisadas as respectivas medidas e arestas vivas (lado que o operador opera a máquina) obtendo a seguinte tabela:

Tabela 1 – Resumo da coleta de dados

Equipamento/Local Quant. Nº de Arestas Vivas Dimensões (m x m) Aresta viva Aresta Não Viva FICEP - VICTORY 1 2 14,5 3,2 PEDDINGHAUS 1 1 7,1 11,0 MESSER 1 1 15,0 3,8 MESA DE ACABAMENTO 1 1 3,0 1,3 GABARITO DE MONTAGEM 1 1 12,7 2,7 ARCO SUBMERSO 2 2 14,6 2,1 BOX DE SOLDA 2 2 60,0 10,0 FICEP - FURADEIRA 1 1 4,3 3,0 JATO 1 2 5,0 12,0 ÁREA DE PINTURA 1 20x40 20,0 40,0 ÁREA DE EXPEDIÇÃO 1 20x80 20,0 80,0 ABASTECIMENTO/ESTOQUE 1 20x100 20,0 100,0

Fonte: Elaborado pelos autores da pesquisa

Através da análise do fluxo de material, foi feito um quadro de relações para facilitar o entendimento de cada operação bem como mostrar as atividades predecessoras de cada equipamento da indústria.

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7 Tabela 2 - Relação de Equipamento e Função

Quadro de Relação - Equipamento X Funções

Equipamento Precedente Função

FICEP Victory Arco Submerso Furação

Peddinghaus (PDD) Abastecimento Corte de Acessórios (AC)

Messer Abastecimento Corte de Alma e mesa

Mesa de acabamento Peddinghaus Acabamento de Acessórios

Gabarito de Montagem Buffer Montagem do perfil

Arco Submerso Gabarito de Montagem Soldagem das mesas na alma Box de Solda

Buffer de acessório e Perfil Soldagem dos acessórios ao perfil (PS)

FICEP – Furadeira Peddinghaus Furação de chapas/acessórios

Jato Box de montagem Limpeza da superfície das peças

Pintura Jato Proteção contra oxidação

A figura a seguir, mostra o fluxograma do processo atual da empresa para entendimento do processo de fabricação do produto.

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8 Figura 1 – Fluxograma do estado atual

A indústria não autorizou a publicação do layout atual. Assim, somente os layouts que não registram a situação atual da empresa serão publicados.

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9 4.1.2. Fase 1 – Diagrama de Relações

A tabela 3 mostra as convenções de vogais determinando o grau de importância de proximidade entre as áreas.

Tabela 3 – Convenção de Vogais

Vogal Representa

A Absolutamente necessária

E Importância especial

I Importância para a proximidade

O Proximidade relativa

U Não importa

X Indesejável

A tabela 4 mostra as razões pela qual alguma área deve estar próxima de outra ou o porquê que devem estar separadas.

Tabela 4 – Razão de Proximidade Razão de Proximidade

1 - Proximidade de operações 2 - Conveniência

3 - Particulado em suspensão 4 - Fluxo do processo e materiais 5 - Uso comum

6 - Qualidade do PA 7 - Frequência de contato

Utilizando os quadros de convenção de vogais e razão de aproximação, foi determinado o diagrama das relações entre as áreas.

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10 Fonte: Elaborado pelos autores da pesquisa

4.1.2. Fase 2 – Estabelecer as Necessidades de Espaços

A necessidade de espaço determinadas pelo método SLP é basicamente determinada pelo cálculo das seguintes áreas: área projeta (Sp), área de operação (So), área de circulação (Sc) e área de corredor.

Cálculo da área projetada (Sp): é a área correspondente à projeção ortogonal do contorno do equipamento em relação ao piso da fábrica, sendo que, está superfície corresponde à base do equipamento. Logo, a área projetada é o produto entre a aresta viva e a não viva.

A área de operação (So) corresponde estritamente a área necessária para que o trabalhador possa operar o equipamento de forma segura e eficiente.

Superfície de operação (So) é calculada utilizando-se as dimensões de cada aresta viva da máquina multiplicada pela metade da aresta não viva. Caso a aresta não viva for menor que 0,5 metros, devem-se considerar uma faixa mínima de 0,5 m e quando muito grande deve utilizar o valor máximo de 2 metros.

Superfície ou área de circulação (Sc) é a área necessária para permitir a circulação do fluxo de produtos, pessoas e materiais da operação produtiva. Esta área de circulação geralmente é calculada utilizando-se 50% da soma da área projetada com a área de operação, respeitando-se um limite máximo de 3 metros. Para determinação da área do corredor respeitando-será necessário considerar uma largura mínima de 0,60 metros, tendo em vista que a necessidade específica do mesmo é de pessoas, materiais e veículos que não fazem parte da produção. Sendo assim a área do corredor é o produto entre a aresta viva e a largura considerada do corredor.

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11 Uma observação importante a ser feita é relativa à movimentação de carga no interior da fábrica. Foi avaliada a necessidade de corredores mais largos em locais onde serão utilizados equipamentos para movimentação, sendo que a largura do corredor foi definida em função das características geométricas e mecânicas do equipamento.

Após a aplicação do método, foram obtidos os seguintes resultados:

Tabela 6 – Necessidade de espaço

4.1.3. Fase 3 – Relações das Atividades

Neste passo se relacionou as várias atividades entre si de maneira visual e graficamente para dar forma ao layout. Para construir o diagrama das atividades foram transpassados os seguintes passos:

1º Utilizou-se um símbolo para representar uma atividade;

2º Utilizou-se um código de linha para indicar o grau de proximidade, onde quatro linhas paralelas (linhas vermelhas) representam relações absolutamente necessária, três linhas paralelas (linhas amarelas) como importância especial, duas linhas paralelas (linhas verdes)

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12 como importância para a proximidade, uma linha (linha azul) como proximidade relativa e uma linha sanfonada representando relações indesejáveis;

3º Para construir o diagrama de relações e atividades foi preparado no papel o arranjo das atividades com maior grau de proximidade o mais próximo entre si e daquelas com menor grau de proximidade progressivamente mais distante.

A tabela 7 mostra a numeração das áreas, e a figura 2 mostra as relações de proximidades:

Tabela 7 – Numeração das áreas Tabela de numeração das áreas 1 FICEP FURADEIRA 2 PEDDINGHAUS 2500 (PDA) 3 MESSER 4 MESA DE ACABAMENTO 5 GABARITO DE MONTAGEM 6 ARCO SUBMERSO

7 BOX DE MONTAGEM E SOLDA 8 FICEP VICTORY

9 JATO 10 PINTURA 11 EXPEDIÇÃO

12 ABASTECIMENTO/ESTOQUE Fonte: Elaborado pelos autores da pesquisa

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4.1.4. Fase 4 – Desenhar os Layouts de relações de espaços

Nesta fase foram desenvolvidos três layouts com as respectivas relações de espaços de acordo com o diagrama de relações da fase anterior.

Assim, após o estudo dos layouts aquele que obteve a melhor avaliação foi escolhido como o layout ideal para a empresa. Na figura abaixo mostramos a disposição do mesmo:

Figura 3 – Melhor Layout Avaliado (Proposta 3)

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14 4.1.5. Fase 5 – Avaliar os arranjos alternativos

A tabela 8 mostra a avaliação dos três cenários alternativos de acordo com fatores e considerações estipulados pelos autores com seus respectivos pesos. Como pode ser observado na tabela 8 o layout 3 obteve a maior pontuação atingindo 252 pontos, portanto foi o melhor layout proposto.

Tabela 8 – Avaliação dos Arranjos Alternativos

Logo, o melhor cenário proposto foi o cenário 3, mostrado na figura 3. Este cenário tem como diferencial em relação aos demais uma melhor disposição do espaço e aproximação das áreas e, consequentemente, maior facilidade de movimentação e do fluxo de suprimentos. Destaca-se também a criação de uma área específica para estoque (buffer de acessórios e chapas). Esta área está localizada no centro do layout, o que facilita a concentração e distribuição das peças para as atividades subsequentes.

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15 Através de todos os dados obtidos nas etapas anteriores, foi detalhado o layout selecionado bem como todo o fluxo de material através do layout.

Figura 4: Layout Detalhado

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4.2. Simulação

Com a modelagem do processo realizada, foi simulado no software ARENA o layout atual com intervalo de tempo de 1 ano e sua média para 1 dia, e obtido os seguintes índices: a operação de PDA Corte é a que gera maior fila com tamanho médio da fila de aproximadamente 18,66 peças com um tempo médio de fila de 3,82 horas. Outro recurso bastante demandado foi à operação de arco submerso com um tamanho médio na fila de 1,93 peças com um tempo médio de fila de 1,30 horas. A taxa de utilização destas maquinas foram de 97,65% e 97,87% respectivamente, ou seja, elas estão operando com alta carga de trabalho. Já para os operadores, aqueles que estão mais sobrecarregados são: operador de PDA e o operador de Ficep Victory com 100% de utilização e o operador de arco submerso com 99,98% de utilização. Destacamos também que o conferente possui uma utilização de apenas 3,42% e os carrinhos para transporte uma utilização de 0,22%. O Lead Time médio encontrado foi de 21,51 horas com uma produção diária de 13,74 peças.

Através destes indicadores, foi realizado um estudo das melhorias que caso sejam implementadas o processo se tornaria mais eficiente e rápido, reduzindo o tamanho e os tempos das filas e reduzindo, por consequência, o Lead Time.

Inicialmente, foram analisados 2 cenários atacando-se os pontos mais críticos do processo. Logo, para o cenário 1 foi analisado a compra de uma máquina PDA e a contração de 1

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17 profissional para operar a mesma. Também foi reduzido 1 conferente já que este está com uma taxa de utilização baixa. Com as modificações, encontramos um Lead time de 31,57 horas com uma produção diária de 13,64 peças. Assim, constatou-se que o Lead Time aumentou consideravelmente em relação ao layout atual. Este fato pode ser explicado pela alteração dos gargalos no layout e a falta de capacidade de outras máquinas para suprir a nova demanda interna. A própria PDA continuou sendo um gargalo com um tamanho médio na fila de 10,11 peças e um tempo médio na fila de 3,21 horas. Outra operação que aumentou o tamanho médio e tempo médio na fila foi à furação na Ficep-Victory com 0,9 peças e 0,85 horas respectivamente. Como não foram alcançadas grandes melhorias este cenário foi descartado.

No 2º cenário foi avaliado a compra de 1 arco submerso com a contratação de 2 novos operadores para o arco e a redução de 4 carrinhos para transporte (existem 5 carrinhos no layout atual), já que os mesmos apresentaram uma taxa de utilização baixa. Após estas modificações foi encontrado um Lead Time de 38,18 horas sendo este, superior ao primeiro. A produção diária caiu para 11,61 peças. Verificou-se, então, que na atividade de PDA Corte o tempo médio na fila aumentou em relação ao atual para 4,34 horas. Também surgiu um novo gargalo, a operação de Furação da máquina Ficep-Victory apresentou um tamanho médio na fila de 2,34 peças com um tempo médio na fila de 2 horas. Os operadores que trabalham nestas máquinas apresentaram uma taxa de utilização de 100%. Logo, estas modificações pioraram os resultados da empresa, sendo este cenário também descartado. Já para o cenário 3 (ideal), foram acrescentados 1 arco submerso, 1 PDA, 1 Ficep e 1 Box de Montagem. Foram contratados respectivamente, 2 operadores de Arco Submerso, 1 operador de PDA, 1 operador de Ficep Victory e 2 soldadores. Foi reduzido também 4 carrinhos e 1 conferente. Assim, o Lead Time reduziu para 9,76 horas (frente às 21,51 horas do estado atual) com uma produção diária de 23,33 peças frente às 13,74 do estado atual. Neste cenário, a PDA Corte continua sendo gargalo com um tamanho médio na fila de 13,13 unidades e um tempo médio na fila de 2,58 horas. Nas demais operações os tempos e os tamanhos da fila foram considerados dentro dos padrões normais. Assim, este cenário foi considerado ideal e o mais vantajoso para a empresa. Estas informações estão resumidas na tabela 9.

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5. Conclusões

O modelo de layout proposto nesta pesquisa abordou a produção de pórticos estruturais metálicos com o objetivo de maximizar a produção do mesmo em uma fábrica do ramo de metalmecânica. Utilizando o método SLP foi possível elaborar um layout mais harmônico e com foco no aumento da produção, denominado na pesquisa como proposta 3, dando maior ênfase ao fluxo de valor.

Também foi possível elaborar um estudo detalhado do processo produtivo através da simulação resultando em uma proposta denominada na pesquisa como cenário 3 que possibilita um aumento de 88% na produção. Neste cenário também foi alcançado uma redução do tamanho e tempo das filas. Além disso, como a taxa de utilização dos operadores não é tão alta pode-se treinar alguns funcionário para desempenhar outras funções no decorrer do processo, assim, eliminaria algumas contratações reduzindo o custo de mão de obra para a empresa.

Assim, caso a empresa pretenda aumentar as vendas no futuro estas melhorias devem ser realizadas.

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