Industrialização de componentes em sistema lean
Luís Francisco da Costa Santos
Dissertação de Mestrado
Orientador na FEUP: Prof. João Manuel R. S. Tavares Orientador na empresa: Engª. Clementina Dinis
Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
i À minha família. Que permitiu a minha realização.
Resumo
Este trabalho consiste na industrialização de componentes, desde a conceção da ideia até ao fabrico fisico dos mesmos, seguindo os princípios de produção lean – tambem conhecido por método de produção Toyota.
A cultura lean apresenta-se como uma filosofia que tem como princípio envolver todos os colaboradores de uma empresa de forma a melhorar as operações através da eliminação ou redução de desperdícios, isto é, redução das tarefas sem valor acrescentado para o cliente.
Neste contexto, este trabalho teve como objetivo a criação de novos componentes, com atenção à melhoria de qualidade, de sistemas modulares da empresa 4Lean que, como o próprio nome indica, é uma empresa que se dedica à produção de soluções lean.
Neste projeto foi revisto um componente, em produção na empresa 4Lean, que apresentava erros de conceção. Esta revisão originou posteriormente a criação de um novo conjunto de componentes para dar resposta a diferentes necessidades da empres 4Lean.
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Industrialization of components in lean system
Abstract
This work consists in industrialization of components, from conception of the idea to the physical manufacture of the same, following the principles of lean production - also known as Toyota production system.
Lean culture is a philosophy whose principle is to involve all the employees of a company in order to improve operations by eliminating or reducing waste, that is, reducing tasks with no added value for the client.
In this context, this work had the objective of creating new components, with attention to the improvement of quality, of modular systems of the 4Lean company which, as its name indicates, is a company that is dedicated to the production of lean solutions.
In this project, a component already in production, although with some defects, was reviewed. This review later led to the creation of a new set of components to meet the different needs of the 4Lean business.
Agradecimentos
Agradeço a todos os colaboradores da empresa 4Lean que, a dado ponto da realização do projeto, se cruzaram comigo e me ajudaram a combater as dificuldades, pondo ao seu dispor a sua sabedoria e conhecimento. De entre estes cabe-me um agradecimento especial ao Eng. Nuno Silva pela orientação dada na empresa 4Lean ao longo de todo o projeto, bem como à Eng. Clementina Dinis pelos mesmos motivos. Ainda a agradecer especialmente a Francisco Martins, Pedro Santos Joaquim Campos, Andrea Ferreia, Ruben Moreira, André Pires e Catarina Maças por toda a partilha de conhecimentos referentes não só à empresa 4Lean, bem como a todo o ambito do projeto. Não esqueço ainda toda a disponibilidade dada por Jose Fernandes, à data operário do LeanLab e de Marco que sempre me ajudou com toda a amabilidade e simpatia.
Agradeço ao professor João Manuel R.S. Tavares e ao professor Antonio Monteiro Baptista, ambos docentes na FEUP, pela orientação dada ao longo do projeto.
Agradeço à minha amiga Eng. Joana Duarte por tudo! e tambem pela ajuda que me deu na redação desta tese.
Agradeço à minha família, especialmente aos meus pais e à minha tia Natália por todo o esforço e dedicação que me concederam.
Agradeço tambem à empresa 4Lean pela oportunidade que me deu para a realização deste projeto.
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Índice de Conteúdos
1 Introdução ... 1
1.1 4Lean ... 2
1.1.1. Estrutura física da empresa ... 3
1.1.2. Missão ... 3 1.1.3. Produtos ... 4 1.2 Caracterização do projeto ... 6 1.3 Trabalho desenvolvido ... 6 1.4 Estrutura da dissertação ... 7 2 Fundamentação teórica ... 9 2.1 Lean manufacturing ... 10 2.1.1. Contextualização histórica ... 10 2.1.2. Definição de lean ... 10 2.2 Princípios lean ... 11 2.2.1. Valor ... 11 2.2.2. Cadeia de valor ... 11 2.2.3. Fluxo ... 12 2.2.4. Sistema pull ... 12 2.2.5. Melhoria contínua ... 13 2.3 Desperdícios ... 14 2.3.1. Sobreprodução ... 14 2.3.2. Espera ... 15 2.3.3. Transporte ... 15 2.3.4. Processo ... 15 2.3.5. Stock ... 16 2.3.6. Movimento ... 16 2.3.7. Defeitos... 16 2.4 Ferramentas lean ... 17 2.4.1. 5 “S” ... 18 2.4.2. SMED ... 19 2.4.3. Jidoka ... 20 2.4.4. Poka-Yoke ... 20 2.4.5. Gestão visual ... 20 2.4.6. Heijunka ... 21 2.4.7. Takt-time ... 21 2.4.8. Just-in-time (JIT) ... 22
2.4.9. Enterprise resource planning (ERP) ... 22
2.5 Operações de produção ... 22 Soldadura ... 23 Operações de corte ... 24 3 Projeto “VG-E’s” ... 26 3.1 Introdução ... 27 3.2 Componente atual ... 27 3.3 Planeamento ... 28 3.4 Problemas identificados ... 30 3.5 Benchmarking ... 32 3.6 Nova solução ... 33 3.7 Testes ... 34 3.8 Resultados ... 36 3.9 Produção ... 37 3.10 Introdução em catálogo ... 38 3.11 Conclusões ... 40 4 Projeto “VG-EM’s” ... 42 4.1 Introdução ... 43 4.2 Planeamento ... 43
4.3 Brainstorm ... 45
4.4 Nova solução ... 46
4.5 Testes ... 47
4.6 Resultados ... 48
4.7 Nova solução melhorada... 49
4.8 Testes ... 50
4.9 Resultados ... 51
4.10 Complemento da subfamília VG-EM’s ... 52
4.11 Produção ... 54
4.12 Introdução em catálogo ... 58
4.13 Conclusões ... 60
5 Conclusão e trabalhos futuros ... 61
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Abreviaturas e símbolos
Lista de abreviaturas
BD Budget Design
CAD Computer Aided Design
CNC Computer Numerically-Controlled
ERP Enterprise Resource Planning
FEUP Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
JIT Just in Time
Kg Quilogramas
Kgf Quilogramas força
MAG Metal active gas
MIG Metal inert gas
MTO Make to order
MTS Make to stock
N Newtons
OPL One point lesson
SMAW Shield metal arc welding
SW Stud welding
TR Technical Request
VG-D Suporte para rodízios direito
VG-DM Suporte para rodízios direito em junta
VG-E Suporte para rodízios esquerdo
VG-EM Suporte para rodízios esquerdo em junta
VG-E’s Subfamília de componentes que inclui VG-D e VG-E
VG-EM’s Subfamília de componentes que inclui VG-DM, VG-EM, VG-TM e VG-XM
VG-TM Suporte para rodízios em forma T em junta
Índice de Figuras
Figura 1 - Instalações da empresa 4Lean [4Lean] ... 2
Figura 2 - Divisão da área da fábrica ... 3
Figura 3 - Exemplo de solução 4Lean System [Catálogo 4Lean] ... 4
Figura 4 - Exemplo de solução 4Lean System Plus [Catálogo 4Lean] ... 5
Figura 5 - Exemplo de solução Mini Wagon (à esquerda) e Maxi Wagon (à direita) [Catálogo 4Lean] ... 5
Figura 6 - Exemplo de solução Visual Management [Catálogo 4Lean] ... 5
Figura 7 - Princípios lean ... 11
Figura 8 - Sistema push vs. sistema pull [4Lean] ... 13
Figura 9 - Filosofia kaizen (melhoria contínua) [4Lean] ... 13
Figura 10 - Problemas causados pela sobreprodução [adaptado de (Suzaki, 2010)] ... 15
Figura 11 - Stock encobre problemas [adaptado de (Suzaki, 2010)] ... 16
Figura 12 - Filosofia Lean [adaptado de (Liker, 2004)] ... 17
Figura 13 - Filosofia 5 "S" [4Lean] ... 18
Figura 14 - Processo SMED [adaptado de (Suzaki, 2010)] ... 19
Figura 15 - Poka-Yoke [4Lean] ... 20
Figura 16 - Solução com VG-E's [4Lean] ... 27
Figura 17 - Project Charter projeto VG-E’s [LeanOp] ... 28
Figura 18 - VG-D (à esquerda) e VG-E (à direita) à data de início do projeto ... 31
Figura 19 - Limitação de furação ... 31
Figura 20 - Solução de componente Beewatec/GS Ace [Catálogo Beewatec] ... 32
Figura 21 - Solução de componente Logiforme/Easytube [Catálogo Logiform] ... 32
Figura 22 - Solução de componente King9/Jingyn/Dynarax [Catálogo King9] ... 32
Figura 23 - Solução de componente Utek [Catálogo Utek]... 33
Figura 24 - Desenho em IronCad do novo componente VG-D ... 33
Figura 25 - Dimensionamento de tubos para estruturas [4Lean] ... 34
Figura 26 - Estrutura 800x600 mm para testes de carga em bases 4Lean System [4Lean] ... 35
Figura 27 - Estrutura de testes em base 4Lean System [4Lean] ... 35
Figura 28 - Estrutura de testes montada em base com VG-E's [4Lean] ... 36
Figura 29 - Gabarito para VG-E's [4Lean] ... 38
Figura 30 - Página 28 catálogo 4Lean vol. I [Catálogo 4Lean, 2017] ... 39
Figura 31 - Exemplo de solução supermercado [4Lean] ... 43
Figura 32 - Project Charter projecto VG-EM's [LeanOp] ... 44
Figura 33 - Junta J-03ZI [Catálogo 4Lean] ... 46
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Figura 35 - Novo solução VG-DM (à esquerda) e VG-EM (à direita) [4Lean] ... 47
Figura 36 - Estrutura de testes em base VG-EM's [4Lean] ... 47
Figura 37 - Deformação das placas das VG-EM's [4Lean] ... 48
Figura 38 - Deformação da chapa dos novos componentes VG-EM's [4Lean] ... 49
Figura 39 - Desenho em IronCad do novo componente VG-DM [4Lean] ... 50
Figura 40 - Estrutura de testes em base VG-EM's (2º versão) [4Lean] ... 50
Figura 41 - Análise da deformação visível nos componentes VG-EM's [4LEan] ... 51
Figura 42 - Componentes em falta na família VG-EM's [4Lean] ... 52
Figura 43 - Junta J-04ZI [Catálogo 4Lean] ... 52
Figura 44 - Componente VG-TM apicado a estrutura [4Lean] ... 53
Figura 45 - Desenho IronCad VG-TM [4Lean]... 53
Figura 46 – Protótipo componente VG-XM aplicado a estrutura [4Lean] ... 54
Figura 47 - Desenho IronCad VG-XM [4Lean] ... 54
Figura 48 - Gabarito para VG-DM e VG-EM [4Lean] ... 55
Figura 49 - Gabarito para produção de VG-TM [4Lean] ... 55
Figura 50 - Gabarito para produção de VG-XM [4Lean] ... 55
Figura 51 - OPL VG-EM's [4Lean] ... 57
Índice de Tabelas
Tabela 1 - Matriz de Stakeholders projeto VG-E’s [LeanOp] ... 29
Tabela 2 - Análise de riscos projeto VG-E’s [LeanOp] ... 29
Tabela 3 - Cronograma projeto VG-E's ... 30
Tabela 4 - Limites de carga para diferentes bases [4Lean] ... 36
Tabela 5 - Limites de carga para bases com VG-E's [4Lean] ... 37
Tabela 6 - Matriz de Stakeholders projeto VG-EM's [LeanOp] ... 44
Tabela 7 - Análise de riscos projeto VG-EM's [LeanOp] ... 45
Tabela 8Tabela 9 - Análise de riscos projeto VG-EM's [LeanOp] ... 45
Tabela 10 - Cronograma projeto VG-EM's ... 45
Tabela 11 - Cronograma projeto VG-EM's ... 45
Tabela 12 - Limites de carga para bases com VG-EM's - 1º teste [4Lean] ... 48
1
A presente dissertação foi redigida no âmbito do curso de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, em colaboração com a empresa 4Lean. Este projeto teve a duração de 5 meses e foi desenvolvido nas instalações da empresa supracitada.
Nos subcapítulos seguintes será apresentada a empresa, bem como será feito o enquadramento do projeto.
1.1 Empresa 4Lean
A empresa 4Lean Lda (Figura 1Erro! Autorreferência de marcador inválida.) foi fundada a 30 de Março de 2010, na rua das Lameiradas n. 112, em Mansores, Arouca, ficando a cargo do engenheiro Nuno Filipe Santos Silva a gerência da mesma.
Sediada atualmente na zona industrial de Rio Meão, rua 5, Aveiro, a 4Lean é uma empresa que se dedica à criação e implementação de soluções lean em diversas áreas: postos de trabalho, logística, supermercados, armazéns e gestão lean. Assim, a 4Lean cria produtos com metodologia lean que ajudam a reduzir os desperdícios das empresas clientes e, consequentemente, a diminuírem os seus custos de produção.
O seu catálogo está dividido em diferentes famílias de produtos como sendo:
Manuseamento de materiais: sistemas flexíveis e reutilizáveis, com um vasto número de aplicações como carrinhos, bordos de linha e supermercados. São de montagem fácil e podem ser personalizados de acordo com as necessidades do cliente, permitindo o aumento da produtividade e da ergonomia do chão de fábrica. Permitem a criação de um infindável número de soluções;
Gestão visual: sistemas que permitem uma melhor organização e método, de uma forma gráfica e intuitiva;
Simulações lean: desenvolvimento de simulações lean à medida das necessidades de cada cliente, com a finalidade de formar os colaboradores;
Workshops: realizados com o intuito de auxiliar os clientes a compreenderem os conceitos lean e os sistemas da empresa.
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1.1.1. Estrutura física da empresa
Estruturalmente, a empresa está dividida em duas zonas distintas; escritórios (1) (Figura 2) e chão de fábrica (2-12) (Figura 2); ocupando dois armazéns.
A zona do chão de fábrica ocupa maioritariamente a área da empresa. As áreas 3, 7, 8, 9 (Figura 2) constituem a denominada Aplications, onde os componentes são produzidos e montados. As áreas 2 e 12 (Figura 2) apresentam expostos todos os componentes que a empresa utiliza. Nas áreas 6 e 11 (Figura 2), tal como o nome indica, contêm os componentes em armazém para a produção de produtos finais. Já a área 10, sendo a 4Lean uma empresa implementadora da filosofia lean, é de extrema importância, pois é nela que se testam novos componentes projetados e se desenvolvem novas soluções lean.
1.1.2. Missão
A 4Lean cedo se apercebeu que não existia em Portugal um mercado que satisfizesse as necessidades das empresas em terem produtos que permitissem a melhoria contínua das suas produções. Consequentemente, a 4Lean decidiu criar produtos lean nesse sentido, nomeadamente, produzindo sistemas modulares de estruturas, comboios logísticos, sistemas de gestão visual.
Numa fase inicial, a 4Lean concentrou se no mercado português, marcando presença em feiras, a fim de apresentar o seu catálogo a potenciais clientes. No entanto, cedo se apercebeu da necessidade de abranger mercados internacionais para que ganhasse competitividade. Com a vantagem de o gerente da empresa ter residido em países como Espanha, Itália e Reino Unido, o mercado rapidamente se expandiu. De realçar que atualmente a empresa exporta maioritariamente para Itália.
Como missão principal, a empresa 4Lean foca-se em apresentar aos seus clientes soluções customizadas em hardware lean produzidas a partir de componentes standard. Estas soluções devem ser seguras, robustas, económicas, modulares, focadas em ergonomia e redução de desperdícios.
1.1.3. Produtos
A 4Lean comercializa essencialmente estruturas de armazenamento e transporte. Estas estruturas são compostas principalmente por tubos de aço, revestidos de um polímero amorfo – o Acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) – que confere maior resistência ao impacto e aumenta a sua rigidez. Estas estruturas podem ainda ser incluídas de juntas, suportes, rolos, painéis, rodízios e vários acessórios a fim de satisfazerem as necessidades do cliente. Como alternativas existem ainda soluções em tubos de alumínio. Deste modo podem ser construídas diferentes estruturas como carros, mesas, postos de trabalho, estantes… que podem ser utilizados em diversos tipos de indústrias.
Estas soluções pertencentes à família 4Lean System (Figura 3) são flexíveis e fáceis de manusear, sendo, por isso, de grande importância para a aplicação do conceito lean por permitirem uma constante adaptação ao chão de fábrica e, consequentemente, diminuir os desperdícios.
Porém, se as necessidades do cliente exigirem soluções mais robustas, carros de transporte de mercadorias pesadas ou comboios logísticos, a 4Lean apresenta a família 4Lean System Plus (Figura 54). Este tipo de estruturas é construído recorrendo a tubo de ferro galvanizado de perfil quadrado ao qual se acoplam componentes desenhados, projetados e testados dentro da empresa focados em ir ao encontro das necessidades dos clientes.
5 Para além destas duas famílias a 4Lean apresenta ainda soluções de vagões construídos com cantoneira ou tubo de perfil quadrado pertencentes à família Mini e Maxi Wagon (Figura 5), respetivamente.
Ainda a acrescentar ao catálogo existem também as soluções de Gestão Visual (Figura 6) que permitem a aplicação do conceito lean melhorando a organização e, consequentemente, diminuindo os desperdícios.
A empresa também dá grande importância à formação constante em conceitos lean, assim como à realização de conferências e visitas periódicas de clientes às suas instalações, permitindo uma contínua aprendizagem aos seus trabalhadores bem como a possibilidade de
Figura 5 - Exemplo de solução Mini Wagon (à esquerda) e Maxi Wagon (à direita) [Catálogo 4Lean] Figura 4 - Exemplo de solução 4Lean System Plus [Catálogo 4Lean]
mostrarem o seu trabalho. Em adição, a 4Lean também realiza periodicamente Kaizen Workshops.
1.2 Caracterização do projeto
Sendo a 4Lean uma empresa que aplica conceitos lean, é fundamental uma atenção cuidada ao processo de melhoria continua. Esta melhoria garante a competitividade da empresa e proporciona novos desenvolvimentos no mesmo sentido.
Deste modo, o projeto aqui apresentado tem como principal objetivo a aplicação dessa melhoria.
Numa fase inicial foi apresentado, pela empresa, um componente que não satisfazia as necessidades do cliente e, consequentemente, foi necessário repensá-lo de forma a melhorar a sua utilidade.
De referir que este projeto só pôde ser iniciado depois de uma pesquisa bibliográfica importante para o conhecimento da filosofia e método de trabalho aplicados na empresa 4Lean, aliados à formação dada também pela empresa 4Lean.
Este projeto envolveu várias etapas: iniciando-se por identificar os problemas que o componente apresentava; seguindo-se um estudo do mercado para conhecer as peças da concorrência para o mesmo objetivo funcional; redesenhar e custear o componente melhorado. Estas etapas acima referidas inserem-se no departamento de Aplicações. Seguidamente, no departamento das Operações, foi fabricado o componente físico que foi seguidamente testado no LeanLab.
Terminada esta fase e redesenhado o componente para o cliente, surgiu internamente a ideia da criação de um novo componente derivado do primeiro para outro tipo de soluções. Assim sendo, repetiram-se as etapas do primeiro e foi apresentada uma nova subfamília de componentes para soluções da família 4Lean System.
Os componentes redesenhados devem ter associados um guia de montagem e boas práticas da empresa. Assim sendo, o projeto não estaria concluído sem a criação de OPL (One Point lesson) para os mesmos. Estas instruções permitem ao operador eliminar a variabilidade, aumentar a produtividade e diminuir o erro, normalizando as tarefas a executar.
Passando à última etapa, à produção dos componentes, foi necessária a criação de um guia para o fabrico dos componentes. Tratando-se de componentes soldados, o projeto não teria terminado sem a criação de um gabarito de soldadura.
Ainda não concluído, o projeto terminou com a análise dos resultados dos testes e dos custeios documentados e novos códigos de produtos criados.
1.3 Trabalho desenvolvido
Sendo o ambiente empresarial totalmente diferente do ambiente académico, foi essencial o período de ambientação à empresa. Desta forma, a 4Lean permite aos seus colaboradores passarem por todos os departamentos da empresa antes de iniciar o projeto de modo a familiarizarem-se com o funcionamento desta e com a sua filosofia de trabalho.
7 Numa primeira fase a empresa 4Lean oferece um workshop de três dias em que dá a conhecer a totalidade do chão de fábrica e permite compreender um pouco melhor o método de trabalho aplicado. Após este período o colaborador passa a fazer parte integrante das reuniões de planeamento diárias facilitando a integração.
Numa segunda fase, no caso deste projeto, é dada formação no software IronCad utilizado na empresa 4Lean para o desenho de componentes e estruturas. Esta formação permite ao formando colaborar diretamente e tornar-se útil aos departamentos. Assim é possível ajudar os projetistas a realizarem orçamentos bem como a adquirir conhecimentos necessários para desenvolver novos componentes.
O projeto desta dissertação foi, por conseguinte, desenvolvido a par com o trabalho de projetista.
Terminado o período de ambientação à empresa 4Lean, foi então iniciado o projeto de desenvolvimento de novos componentes. Este teve duas fases: uma primeira em que foi melhorado um componente já existente em catálogo, que apresentava erros de conceção; e uma segunda fase em que foi desenvolvida uma nova subfamília de componentes com o objetivo de apresentar soluções mais económicas aos clientes.
1.4 Estrutura da dissertação
O presente relatório tem início com o capítulo atual em que é mostrada a empresa onde o projeto teve lugar e o enquadramento do projeto, bem como os objetivos a que se propõe chegar. O segundo capítulo abordará os conceitos teóricos essenciais à realização do projeto, com especial atenção aos conceitos empregados na metodologia de trabalho da empresa 4Lean.
No terceiro capítulo será apresentado o trabalho de iniciação desenvolvido numa primeira fase de adaptação à empresa. Este projeto é parte integrante do trabalho final, sendo que parte deste último está incluso no capítulo quatro, onde é apresentado o trabalho desenvolvido ao longo do estágio, incluindo todas as etapas essenciais à sua realização. Serão, ainda, apresentados os resultados finais alcançados em cada uma das fases.
Por fim, o relatório termina com a apresentação das conclusões do projeto em que são referidos os principais resultados obtidos, bem como perspetivas de trabalho futuro na empresa 4Lean.
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2.1 Lean manufacturing
2.1.1. Contextualização histórica
Tudo tem início com Taiichi Ohno, antigo vice-presidente da Toyota. Ainda como gerente do departamento mecânico da fábrica Honsha, o Sr. Taiichi começou a desenvolver - nos finais da década de 40, inícios da década de 50 – aquele que mais tarde se chamaria o sistema de produção Toyota. Ao longo dos anos foi implementando e corrigindo os seus métodos originais tendo gradualmente difundido os seus sistemas a todas as companhias do grupo Toyota (Monden, 1984).
Juntamente com o seu colega da Toyota – Shigeo Shingo – Taiichi pegou nos conceitos introduzidos por Henry Ford e adaptou-os à realidade empresarial vivida no Japão, desenvolvendo um método que visava eliminar os desperdícios, otimizando os recursos que a empresa utilizava (Wormack, 2003).
Foi nos finais de 1973, devido à primeira crise do petróleo, em consequência da Segunda Guerra Mundial, que o Sistema de Produção Toyota atraiu a atenção das indústrias Japonesas. Vendo-se aliadas a uma inflação sem precedentes, as indústrias começaram a apresentar valores negativos de faturação enquanto a Toyota apresentava lucros. Assim, muitas empresas começaram gradualmente a aplicar a filosofia de trabalho de Taiichi Ohno (Monden, 1984).
Sendo que o nome “Sistema de Produção Toyota” estava indissociavelmente ligado a um único promotor, procurou-se encontrar um nome mais aceitável para todo o conceito. Surgiram, ao longo dos tempos, diversas nomenclaturas, tais como “Just-in-time production”, “World class manufacturing”, “Continuous flow manufacturing”, entre outros. Mas foi só em 1990 que um consultor de produtividade de nome James Wormack escreveu um popular livro na área (“The Machine That Changed The World”) onde utilizou o termo “Lean Manufacturing”, tendo este termo acabado por se tornar a nomenclatura aceite universalmente.
Até aos dias de hoje, o sistema espalhou-se por todo o mundo continuando a mostrar-se capaz de gerar melhorias significativas, tanto em termos de produtividade como de qualidade.
2.1.2. Definição de lean
A filosofia lean tem como base a otimização do fluxo de produção, conseguido pelo aumento da eficiência e da produtividade, eliminando, consequentemente, os desperdícios. A ideia lean encontra-se diretamente associada ao conceito de “magro”, como sendo sem desperdício. Como desperdício, considere-se toda e qualquer mobilização/movimentação de recursos que não provocam criação de valor na cadeia de produção. A otimização do fluxo consiste, em grande parte, na automação de processos e pelo chamado ajuste “na hora certa” (Just in time) das necessidades de produção. Este último significa que a produção é controlada pela necessidade, ou seja, os produtos vão sendo feitos à medida que são precisos. Deste modo a produção é “puxada” e não “empurrada”. Deste modo garante-se que apenas se produz o necessário, quando necessário, da forma mais adequada (Sousa et al, 2011).
Sumariamente, a filosofia lean procura melhorar todo o processo produtivo e não apenas parte deste e está assente em cinco princípios (Figura 7):
Valor,
11 Otimização de fluxo,
Sistema pull flow, Melhoria contínua.
2.2 Princípios lean
2.2.1. Valor
Valor é o ponto inicial para a ideia de lean. Valor só pode ser definido pelo consumidor final e só tem significado quando expresso em termos de um produto específico (um bem ou um serviço ou, por vezes, ambos) que corresponde às necessidades do consumidor a um preço e tempo específicos. Por este motivo, apesar de ser criado pelo produtor, é muito difícil para este definir Valor. A imperfeita compreensão do pedido do cliente pode levar à produção de um artigo defeituoso que não cumpre os requisitos do cliente, o que o torna um desperdício para a empresa não sendo, assim, considerado Valor (Wormack, 2003).
Deste modo, o pensamento lean deve começar com uma tentativa consciente de definir Valor com precisão, em termos de produtos específicos, com finalidades específicas, e preços específicos através do diálogo com clientes específicos (Wormack, 2003).
Em suma, definir Valor com precisão é o primeiro passo crítico na filosofia lean. Produzir e entregar o bem, ou o serviço errado é Muda (desperdício) (Wormack, 2003).
2.2.2. Cadeia de valor
Após a definição de Valor é então altura de definir a Cadeia de Valor. Este passo consiste em especificar as ações necessárias para produzir o bem ou serviço (o Valor). Um bom planeamento acrescenta valor ao produto e, consequentemente, acrescenta valor à empresa. Torna-se, assim, importante para uma empresa definir bem a Cadeia de Valor de modo a identificar quais os processos que acrescentam valor ao produto (processos que o cliente valoriza) e quais os processos que são simplesmente desperdício (Wormack, 2003).
Valor Cadeia de Valor Otimização de Fluxo Sistema Pull Flow Melhoria Contínua
Por norma, as Cadeias de Valor são agrupadas em três categorias:
Atividade de criação de valor: atividades que permitem transformar a matéria-prima num produto final pretendido. Traduzem o valor comercial do produto;
Desperdício de tipo 1: atividades que não acrescentam valor ao produto final, mas que são essenciais para a conceção do mesmo (ex.: transporte, embalamento, limpeza, etc.)
Desperdício de tipo 2: atividades que podem ser eliminadas ou que podem ser reduzidas na Cadeia de Valor. Nesta categoria encontramos os famosos 7 mudas característicos da filosofia lean (7 desperdícios – tema abordado posteriormente) (Wormack, 2003).
2.2.3. Fluxo
Depois de o Valor estar bem definido e da Cadeia de Valor estar igualmente especificada - após eliminação de desperdícios - é altura para avançar para o terceiro passo e concentrar os esforços em melhorar a fluidez da produção. A conceção de um produto de uma forma contínua proporciona aumento de valor desse produto. Também com a otimização do fluxo tona-se possível identificar erros na execução do produto assim como aumentar a produção de uma determinada célula. É, então, objetivo proporcionar uma produção sem interrupções (Wormack, 2003).
2.2.4. Sistema pull
O Sistema Pull rege-se pela necessidade de produção, contrariamente ao Sistema Push, baseado no historial de procura do mercado (Figura 8). Facilmente se conclui que o segundo apenas se aplica a mercados com baixa incerteza. Já na filosofia lean, o Sistema Pull permite, em teoria, uma cadeia de produção fluida e sem desperdícios. Os stocks e inventários são reduzidos drasticamente, uma vez que os produtos são feitos para dar resposta ao pedido direto do cliente e não com vista a ficarem à espera de procura. Por sua vez, recebendo diretamente o pedido do cliente, os produtos podem ser customizados, aumentando o seu valor (Sousa et al, 2011).
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2.2.5. Melhoria contínua
Este princípio foi adotado da filosofia kaizen (Figura 9). Segundo esta, a perfeição nunca se atinge, mas é sempre possível melhorar a situação atual. Deste modo, é essencial que a empresa esteja sempre atenta a novas formas de melhorar e/ou inovar.
Figura 8 - Sistema push vs. sistema pull [4Lean]
2.3 Desperdícios
“Se não acrescenta valor, é desperdício” (Suzaki, 2010).
Segundo a definição que Fujio Cho (da Toyota) apresentou, desperdício é “tudo o que está para além da mínima quantidade de equipamento, materiais, peças, espaço e mão-de-obra estritamente essenciais para acrescentar valor ao produto”. Como tal, é necessário conhecer os desperdícios típicos das fábricas que, apesar de produzirem produtos diferentes, são, por norma, muito semelhantes (Suzaki, 2010).
Na cultura Japonesa existe uma nomenclatura apropriada para referir os três tipos de desperdícios – os três Mu’s:
Muri – que significa sobrecarga, traduz a sobreprodução, que vai contra o princípio do sistema Pull, levando a gastos desnecessários;
Mura – que significa variabilidade, é um desperdício causado pela existência de um fluxo irregular;
Muda – que significa desperdício, traduz, então, tudo o que acrescenta custos e não acrescenta valor ao produto (Suzaki, 2010).
Em sequência, Taiichi Ohno considerou a existência de sete subtipos de desperdício no chão de fábrica: Sobreprodução; Espera; Transporte; Processo; Stock; Movimento; Defeitos (Suzaki, 2010).
Estes serão abordados nos próximos subcapítulos.
2.3.1. Sobreprodução
A sobreprodução é, segundo estudos levados a cabo pela Toyota, um dos piores desperdícios que normalmente existem nas fábricas. É causa a produção de bens para além da procura do mercado, consumindo-se mais matéria-prima e pagando-se salários por trabalho desnecessário, originando-se stock, também ele desnecessário. Por conseguinte criam-se necessidades adicionais de manuseamento, espaço… que por sua vez obrigam ao envolvimento de mais recursos (Figura 10). Assim, como os operários e as máquinas se mantém ocupados desnecessariamente, ao produzir para stock, pode surgir a ideia errada da necessidade de mais equipamento e/ou mão-de-obra (Suzaki, 2010).
Para eliminar este tipo de desperdício, é essencial perceber que as máquinas e os operários não têm de ser utilizados em pleno, desde que sejam cumpridos os requisitos do mercado. Pensando em cada processo de produção como “cliente” do processo anterior, é benéfico aplicar a filosofia de produzir apenas a quantidade necessária pelo cliente, com alta qualidade, baixo custo e no momento necessário (Suzaki, 2010).
15
2.3.2. Espera
Este tipo de desperdício é, normalmente, fácil de identificar, pois é (ou deveria ser) percetível visualmente. Ao percorrer o chão de fábrica é frequente encontrar operários que estão simplesmente a olhar para máquinas. Pode-se afirmar que a supervisão é necessária a fim de permitir uma intervenção rápida em caso de anomalia, mas aqui se encontra, então, uma possibilidade de melhoria, automatizando essa mesma supervisão (Suzaki, 2010).
Um outro exemplo é encontrado quando o colaborador se encontra parado à espera do término do processo anterior ao seu posto. Também aqui de deve rever o planeamento de produção (Suzaki, 2010).
2.3.3. Transporte
Este tipo de desperdício é muito difícil de eliminar totalmente, se não mesmo impossível. O transporte, embora não produza valor, é essencial na produção. Transporte entre estações de produção, transporte da matéria-prima do armazém, são exemplos necessários e praticamente impossíveis de eliminar, mas que podem ser reduzidos.
Um layout bem planeado permite reduzir este tipo de desperdício, assim como uma boa sincronização de processos, bons meios de transporte, arrumação e postos de trabalho bem organizados (Suzaki, 2010).
2.3.4. Processo
O próprio processo de produção pode ser uma fonte de desperdício. Um produto que necessite de acabamento, por exemplo, representa isso mesmo; a perda de tempo de produção devida a mau funcionamento das máquinas e/ou ferramentas também. Assim, conclui-se que o processo é desperdício a partir do momento em que são feitos mais passos que os necessários para a produção do componente (Suzaki, 2010).
Stock adicional Sobreprodução Defeitos Manuseamento adicional Espaço adicional Juros adicionais Máquinas adicionais Mão-de-obra adicional Custos adicionais Papelada adicional
2.3.5. Stock
Tal como foi abordado aquando do desperdício de sobreprodução, o stock adicional aumenta o custo de produção. Por essa razão devemos, de forma consciente, diminuir os níveis de stock devido a todos os problemas que lhe estão associados (Suzaki, 2010).
Será importante uma boa arrumação e organização do posto de trabalho (eliminar materiais obsoletos); não adquirir artigos em grandes lotes (o ganho por descontos de quantidade pode muito bem ser inferior ao ganho com a redução de Stock); produzir em lotes pequenos (tempo de setup reduzido) (Suzaki, 2010).
Apesar de tudo isto, tal como foi referido acima, a redução de stock deve ser feita de uma forma consciente. No entanto, o stock em excesso pode ser visto como a raiz de todos os problemas (Figura 11).
2.3.6. Movimento
“Movimento” não significa “trabalho. O simples movimento das mãos, pés, corpo, por si só, não acrescenta, obrigatoriamente, valor ao produto. A título de exemplo, um operário consegue-se manter ocupado durante três horas à procura de uma ferramenta sem acrescentar o mais pequeno valor ao produto (Suzaki, 2010).
Existem muitos outros exemplos deste tipo de desperdício, como “pegar” e “posicionar”… o próprio “caminhar” é um desperdício de movimento. Assim sendo, uma vez mais, um bom layout ajuda a diminuir este tipo de desperdício, realocando as máquinas e ferramentas próximas do local onde se executa a tarefa (Suzaki, 2010).
2.3.7. Defeitos
Quando acontecem defeitos num posto de trabalho, os postos seguintes têm desperdícios de espera. Além disso, os produtos defeituosos têm de ser retrabalhados ou mesmo enviados
Mar de Stock Absentismo Mau planeamento Longos transportes Desbalanceamento Falhas de comunicação Defeitos Fraca organização e arrumação Avarias Longos Setups Entregas de fornecedores
17 para sucata. Pior caso ainda dá-se quando o defeito só é descoberto pelo cliente, após entrega do produto (Suzaki, 2010).
A fim de evitar este desperdício, devem ser desenvolvidos sistemas capazes de identificarem erros ou capazes de identificarem as condições que levam a esses erros, de modo a que qualquer pessoa consiga tomar uma ação imediata (Suzaki, 2010).
Numa economia que cresce cada vez mais em tecnologia, é necessário que os sistemas preventivos evoluam ao mesmo ritmo. Quanto maior a cadência, maior também será a probabilidade de erro (Suzaki, 2010).
Em resumo, ao reduzir Muda conseguem-se diminuir custos na produção, ao passo que ao reduzir Muri e Mura consegue-se aumentar a qualidade dos produtos bem como otimizar o tempo de entrega ao cliente.
2.4 Ferramentas lean
A metodologia lean não trata apenas de identificar os problemas (desperdícios), mas também se concentra em eliminá-los. Para tal, foca-se no aumento da eficiência dos sistemas de produção e na redução dos custos destes. Para estes fins, ao longo dos anos e da evolução do método, a filosofia lean (Figura 12) tem vindo a implementar diversas ferramentas nas mais diversas áreas. Existe, portanto, uma grande panóplia de recursos para aplicação desta filosofia em muitas áreas de mercado.
Seguidamente serão apresentadas algumas destas ferramentas que, em aplicação a este projeto, são seguidas na empresa 4Lean.
2.4.1. 5 “S”
“Seiri”, “Seiton”, “Seisou”, “Seiketsu”, “ Shitzuke”, os cinco “S”. São cinco palavras japonesas que deram nome ao método. São a grande base da filosofia Lean e têm como foco principal criar e manter uma área de trabalho organizada e livre de desperdícios (Figura 13).
Traduzindo os conceitos, será seguidamente dada uma apresentação a cada um deles: “Seiri” significa “eliminar”. Numa área de trabalho apenas se deve encontrar o
absolutamente necessário à realização da tarefa. Envolve organização e simplificação da área de trabalho;
“Seiton” traduz “arrumar”. Tal como o anterior, aborda a simplificação e organização da área de trabalho. Cada ferramenta e/ou componente tem o seu lugar e está devidamente etiquetado e colocado em stock de fácil localização;
“Seisou” representa “limpeza”. É essencial manter o local de trabalho limpo e organizado. Deste modo evitam-se acidentes e o fluxo torna-se mais fluído. Também permite que o equipamento funcione em boas condições;
19 “Seiketsu” exprime “standardizar”. Padronizar as boas práticas de trabalho e a organização do espaço. No fundo, criar regras para garantir a implementação dos 3 “S” anteriores.
“Shitzuke” expressa “respeitar”. Após a apresentação dos 4 “S” anteriores, é de extrema importância garantir que os conceitos são respeitados (LeanOp, 2017).
2.4.2. SMED
Esta ferramenta é importante para a redução de tempos de setup de uma determinada máquina. Com esta filosofia pretende-se diminuir o tempo de setup que, por vezes, não pode ser minimizado para valores ótimos mas que, com aplicação desta ferramenta, se força a obtenção de melhorias no tempo de produção.
Esta abordagem começa por dividir a operação de setup em duas categorias diferentes: Setup interno: consiste em todas as atividades que têm, forçosamente, de ser
realizadas com as máquinas paradas;
Setup externo: traduz todas as atividades que podem ser realizadas com as máquinas em funcionamento.
Após esta divisão, o processo SMED concentra-se em 5 etapas (Figura 14): 1. Estudo da situação atual;
2. Separação da situação atual em Setup interno e Setup externo; 3. Conversão de Setup interno em Setup externo;
4. Redução de Setup Interno;
5. Redução de Setup externo (Suzaki, 2010).
Com é possível analisar, com esta ferramenta pretende-se transferir as tarefas de setup interno para setup externo e, numa fase seguinte, diminuir, o quanto possível, ambas as tarefas. Assim consegue-se otimização na produção e redução de desperdícios.
Interno + Externo Interno Externo Externo Interno Externo Interno
2.4.3. Jidoka
Jidoka é um termo japonês que significa “automação”.
Com o desenvolvimento tecnológico dos dias atuais, é muito comum o uso de máquinas automáticas nas fábricas. Estas máquinas executam tarefas mais ou menos complicadas com um simples premir de um botão. No entanto, apesar de tal inovação, estas máquinas são ainda limitadas. Normalmente, não têm capacidade de detetar muitos problemas que podem ocorrer durante o processo laboral (Suzaki, 2010).
Neste sentido, é necessário ter operários a vigiar o processo. Esta prática não acrescenta valor ao produto, bem pelo contrário, incute um custo. Assim, trata-se de um desperdício que, dentro de uma filosofia lean, é necessário eliminar (ou reduzir) dando ao operador maior capacidade de trabalho. Surge então a oportunidade de melhorar as potencialidades da máquina nesse sentido. Quando surgem anormalidades no processo, a máquina deve ser “inteligente” para as detetar e deve ser capaz de lançar um pedido de auxílio ao operador (Suzaki, 2010).
Jidoka é um conceito desenvolvido no Japão que tem por objetivo conferir às máquinas capacidade de julgamento autónomo (Suzaki, 2010).
2.4.4. Poka-Yoke
Poka-Yoke (Figura 15) pode ser traduzido por “mecanismo anti-erro”. Inicialmente implementada por Shigeo Shingo (Toyota), a filosofia visa detetar e eliminar possíveis erros. Assim, o método é utilizado para detetar anormalidades e parar o processo, se assim necessário, automaticamente. Um exemplo deste conceito é observável numa transmissão automática em que o sistema não permite o arranque do motor a menos que a transmissão se encontre na posição neutra (Drew et al, 2004).
2.4.5. Gestão visual
A comunicação dentro de uma empresa é essencial para uma boa produtividade e é neste ponto que muitas empresas encontram grandes dificuldades. O uso de gestão visual é de grande importância uma vez que permite que a informação flua mais fácil, rápida e corretamente, destacando os objetivos e as metas principais da empresa (Suzaki, 2010).
21 A gestão visual, quando aplicada, contribui para a autonomia dos colaboradores da empresa, para a redução de erros e simplificação de processos. Como resultado intrínseco, a gestão visual permite a eliminação de desperdícios: ao permitir uma rápida e fácil leitura da informação, provoca uma rápida resposta aos problemas e melhora a comunicação na empresa.
2.4.5.1. Kanban
Kanban é uma técnica de gestão visual, implementada inicialmente na Toyota que se traduz essencialmente por um “sinal”. Está intrinsecamente ligada ao sistema pull flow, bem como ao processo JIT (Just in time – abordado posteriormente) e facilita tanto a produção de componentes como a movimentação de materiais e matérias entre postos de trabalho.
Após a conclusão de um processo, o operador ou máquina envia um sinal para o posto antecedente como pedido de reabastecimento. Um exemplo prático da aplicação deste sistema é visível no dia-a-dia, no sinal de alerta dado no painel de instrumentos do carro quando o depósito está com pouco combustível. Dado o sinal é necessário reabastecer o sistema. De notar que o sistema pode ser reabastecido mesmo que o sinal não tenha sido mostrado e, continuando a utilizar a mesma analogia, facilmente se identifica um desperdício, ou seja, reabastecer o sistema sem que haja necessidade (Liker, 2004).
2.4.5.2. Andon
Traduzido do japonês, a palavra Andon significa “lanterna”. À semelhança do Kanban, também este, como sistema de gestão visual, tem o objetivo de informar que uma determinada ação é necessária (Suzaki, 2010).
Problemas e anomalias precisam ser suficientemente óbvios para serem detetados. A função do Andon é precisamente alertar para existência de uma anomalia mesmo quando esta não é suficientemente óbvia para ser detetada pelo operador (Suzaki, 2010).
Este processo está ligado com o conceito de automação (Jidoka).
2.4.6. Heijunka
Ainda interligado com os subcapítulos anteriores, Heijunka representa uma ferramenta lean importante para a redução de desperdícios. Traduzindo do japonês, significa “sequenciamento de produção” e o objetivo concentra-se em permitir a produção em pequenos lotes e a minimização de inventário. Assim, ao aplicar este método no processo de fabrico, é garantido um fluxo contínuo de produção e uma redução de custos.
Seguindo a metodologia, um determinado componente pode ser construído para stock (MTS – make to stock) ou pode ser produzido para uma aplicação imediata (MTO – make to order) (Suzaki, 2010).
2.4.7. Takt-time
Utilizando uma analogia muito simples, o desporto de remo, o timoneiro é a peça fundamental do sucesso; é ele que coordena todas as atividades da tripulação para que todos remem ao mesmo ritmo. Caso contrário, a velocidade não estará otimizada. De facto, força e velocidade extra de um ou outro remador abrandam o barco (Liker, 2004).
Um processo similar ocorre nas empresas: tornar um determinado departamento mais eficiente vai provocar excesso de inventário amentando desperdícios que a filosofia lean tanto tenta diminuir. Então como definir qual o ritmo otimizado? A resposta é Takt time (Liker, 2004). Takt é o ritmo a que o cliente compra o produto. Se um operário trabalhar 7 horas e 20 minutos por dia (440 minutos) durante 20 dias num mês e o cliente comprar 17 600 unidades por mês, a empresa deve produzir uma unidade a cada 30 segundos. Numa filosofia One-Piece Flow, cada etapa do processo de produção da unidade deve durar 30 segundos. Se a etapa decorrer com mais rapidez, originará sobreprodução; se a etapa demorar mais de 30 segundos, originará um bottleneck que atrasará a entrega da unidade (Liker, 2004).
Torna-se essencial um bom planeamento e redução de desperdícios para conseguir um processo de produção contínuo e bem “ritmado”.
2.4.8. Just-in-time (JIT)
Just-in-time é um conjunto de princípios, ferramentas e técnicas que permitem à empresa produzir e entregar produtos em pequenas quantidades, em curtos prazos de tempo e personalizados a cada cliente. Colocado em termos simples, JIT entrega os produtos certos, no tempo certo, nas quantidades certas. É, a par com Jidoka, o grande pilar da filosofia lean (Liker, 2004).
Aplicado a uma linha de produção, intrinsecamente ligado ao sistema pull flow, JIT defende a otimização de fluxo e a eliminação de desperdícios. Produzir na quantidade certa, no momento certo, a peça certa, é a base de todo o sistema desenvolvido por Taiichi Ohno.
2.4.9. Enterprise resource planning (ERP)
Enterprise Resource Planning traduz-se como o planeamento de recursos da empresa. É pois um software que inclui, em rede, informação referente aos processos de gestão financeira, gestão de recursos humanos e gestão de produção e logística. Trata-se de uma grande base de dados com informações que interagem entre si (Suzaki, 2010).
Este software condensa toda a informação necessária e apresenta-a de uma forma rápida e simples aos utilizadores. Sendo uma ferramenta lean, concentra-se na eliminação de desperdícios.
2.5 Operações de produção
Para a realização deste projeto, foi essencial ter conhecimento dos métodos de produção disponíveis na empresa 4Lean, uma vez que um dos objetivos era precisamente a produção de componentes.
23 Para essa finalidade, foi feita uma pesquisa literária a fim de relembrar conceitos adquiridos ao longo do curso. Será, desta forma, apresentada seguidamente uma resumida fundamentação teórica dos processos envolvidos na produção de componentes na empresa 4Lean.
Soldadura
A soldadura é um processo de união ou revestimento de materiais, através da aplicação de calor. A título de exemplo, dois cubos de gelo aquecidos superficialmente a uma temperatura superior a 0º C e unidos, transformam-se, após solidificação das superfícies aquecidas, numa só peça, de resistência idêntica à do material de origem (Drapinski, 1979).
De modo semelhante, as peças metálicas podem ser unidas, permanentemente, com ou sem adição de material de ligação, por meio de diferentes processos de soldadura. Esta ligação dá-se a nível atómico, pelo que as juntas daí resultantes apresentam características semelhantes à do metal base (Drapinski, 1979).
A soldadura pode processar-se de três formas distintas. Numa primeira, tanto o metal base como o material de adição atingem a fase líquida. Processos exemplo são:
Soldadura por oxigás; Soldadura por arco elétrico;
Soldadura por resistência elétrica…
Uma segunda, onde apenas o metal de adição atinge a fase líquida, mantendo-se o metal base no estado sólido ou pastoso. Como exemplos:
Brasagem; Solda branca…
E uma última, em que não há material de adição e o metal base se mantem na fase sólida. Exemplo destes existem:
Soldadura por pressão (Drapinski, 1979).
Seguidamente, será feita uma breve referência aos casos aplicados na empresa 4Lean.
2.5.1.1. Soldadura manual por elétrodo revestido (SMAW)
Este é o processo mais antigo e mais versátil no meio da soldadura. Realiza-se manualmente com auxílio de um elétrodo revestido com fusão tanto do metal base como do material de adição. O material fundido da ponta do elétrodo revestido com fundentes (que podem apresentar diferentes composições em função da aplicação) preenche a poça de fusão, enquanto o arco elétrico mantem o metal base em fusão, a fim de criar uma ligação perfeita (Drapinski, 1979).
O material de revestimento é de elevada importância neste processo. A sua fusão e evaporação cria uma atmosfera protetora que impede o contacto do oxigénio e nitrogénio presentes no ar com o material fundido, evitando a contaminação do metal. Para além desta importante proteção, o material de revestimento tem ainda outras funções, como sendo reduzir os respingos, adicionar elementos de liga (que conferem diferentes características de durabilidade, resistência mecânica e ductilidade à junta), assegurar uma penetração de solda adequada, entre outros (Drapinski, 1979).
2.5.1.2. Soldadura MIG/MAG
Os processos MIG e MAG traduzem o processo de soldadura por arco elétrico com gás de proteção. É característica destes processos um elétrodo consumível em forma de arame bobinado, alimentado continuamente para a zona de soldadura. Ambos os processos apresentam o mesmo equipamento, diferindo apenas na metalurgia de soldadura. O metal a soldar é protegido da atmosfera por um gás ou mistura de gases inerte (MIG) ou ativo (MAG) (Drapinski, 1979).
São processos aplicáveis à soldadura da maior parte dos metais e permite uma variedade grande de posições de soldadura.
No processo MIG, a proteção da zona de solda é oferecida por meio de um gás inerte, tipicamente monoatómico, como o árgon ou o hélio, que não têm interação física com a poça de fusão. É um processo especialmente eficaz na soldadura de alumínio (O’Brien, 1991)
Já no processo MAG, em oposição, a proteção é dada por um gás ativo, que interage com a
poça de fusão (normalmente CO2). Estes gases tem funções relacionadas com a soldabilidade,
penetração de soldadura e ainda pequena participação na composição química da poça de fusão para além, claro está, da proteção da poça de contaminação por parte dos gases atmosféricos. (O’Brien, 1991).
2.5.1.3. Soldadura de pinos (SW)
Neste processo de soldadura, o pino e colocado num gabarito (ligado ao polo negativo em caso de ligas ferrosas ou ao positivo para ligas não ferrosas) e apoiado no metal base. É então levantado um arco elétrico que funde rapidamente a ponta do pino à superfície do metal base. A pressão aplicada durante o processo une as peças na zona termicamente afetada sem causar deformações significativas. A uniformidade da solda é garantida pelo equipamento automático. Trata-se de um processo rápido, embora limitado nas aplicações.
Operações de corte
Haveria, neste tema, uma vasta quantidade de matéria a indicar. No entanto, neste subcapítulo será dada enfase, à semelhança do anterior, apenas às operações realizadas neste projeto – como tal, nas instalações da empresa 4Lean.
Existem assim, para as aplicações deste projeto, as operações de corte de chapa, realizadas por uma guilhotina existente nas instalações da empresa 4Lean. A empresa compra a matéria-prima em formato de chapa de dimensões 3x1.5 metros, com diferentes espessuras, que são posteriormente cortadas nesta máquina para as diferentes aplicações dadas.
Após o corte da chapa em tamanhos ergonómicos (que variam dependendo da aplicação), esta pode tomar três caminhos: pode resultar do corte o subcomponente final pretendido e segue a chapa da guilhotina para a produção; pode a chapa cortada seguir para a quinadeira para conformar o subcomponente de acordo com a especificação pretendida; pode ainda seguir para a puncionadora para realizar operações de corte mais específicas que as possíveis de fazer na guilhotina.
Para esta última opção, a empresa 4Lean dispõe de uma puncionadora CNC nas suas instalações preparada para recorte de chapas de diferentes espessuras.
25 Uma puncionadora CNC é uma máquina numericamente controlada por computador, isto é, existe um computador especializado incorporado na máquina que, ao receber os dados de um programa criado em software CNC, guia as partes móveis da puncionadora posicionando o punção e a matriz respetiva no local exato onde se pretende o corte na chapa. Este movimento é feito em dois eixos (x e y) perpendiculares entre si, paralelos à chapa e, tipicamente, o movimento é feito com posicionamento da chapa com punção e matriz fixos na máquina (Nickel, 1994).
Este tipo de ferramenta de corte permite inúmeras soluções de corte e recorte em chapa. Diferentes punções permitem diferentes formas de corte, pelo que é possível cortar e recortar as mais variadas geometrias.
São, ainda, realizadas na empresa 4Lean operações de corte de componentes tubulares e cantoneiras. Desta forma, a matéria-prima é adquirida pela empresa em unidades de tamanho standard que é posteriormente processada para se obterem subcomponentes customizados a cada aplicação. De modo a evitar desperdícios desnecessários, existe, nas instalações da empresa 4Lean, uma máquina de corte CNC. À semelhança da puncionadora, também esta máquina recebe ordens de um programa criado em Software CNC que faz o máximo aproveitamento da matéria-prima aquando da programação dos cortes.
Para outros cortes mais singulares, existem pequenas serras de bancada disponíveis para as operações de corte.
27 3.1 Introdução
Sendo a 4Lean uma empresa com base na filosofia Lean, preocupa-se em produzir componentes modulares, utilizando uma variedade reduzida de matéria-prima, que por sua vez vão integrar uma grande variedade de soluções. Assim, a empresa consegue dar resposta a diferentes necessidades dos clientes utilizando os mesmos subcomponentes.
Deste modo, ao desenvolver novos componentes, é essencial ter em atenção não só os subcomponentes existentes como também as matérias-primas, por forma a aumentar o número de soluções mantendo o sistema de produção atual. Este cuidado é importante para não aumentar desperdícios.
Foi precisamente da necessidade de um cliente que surgiu este projeto.
3.2 Componente atual
Existiam, à data, três componentes pertencentes à subfamília “VG-E’s” – “VG-E” (suporte para rodízios esquerdo), “VG-D” (suporte para rodízios direito) e “VG-T” (suporte para rodízios central) - com o propósito de aplicação de rodízios a estruturas com solicitações de carga superiores às conseguidas com a família 4Lean System (Figura 16), sem necessidade de recorrer à família 4Lean System Plus. Estes sistemas permitem o deslocamento da estrutura pelo chão de fábrica.
Para este caso de estudo apenas serão considerados os componentes VG-D e VG-E. Estes últimos não satisfizeram as necessidades de um ciente em particular, pelo que foi decidido pela empresa rever e tentar eliminar os problemas dos componentes.
Como em qualquer projeto, o primeiro passo a tomar deve ser o planeamento. Nesse sentido, a empresa dispõem de vários recursos para que o projeto decorra com fluidez e com o mínimo de desperdícios possível.
3.3 Planeamento
Para um bom planeamento, deve-se começar por definir o projeto, atribuindo-lhe título, objetivos e recursos necessários. Para tal, a empresa tem um modelo denominado Project Charter que inclui, numa folha, esses mesmos critérios (Figura 17).
Como objetivos de projeto apresentam-se o business case que traduz o objetivo final e ainda os deliverables que especificam os resultados a serem apresentados junto com o objetivo final. Estes últimos funcionam como guia ao longo do projeto, como que dividindo-o em etapas. Sendo o tempo de cada elemento da empresa escasso e valioso, foi essencial um bom planeamento de recursos humanos por forma a ocupar apenas o tempo necessário para a realização do projeto. Nesta equipa incluem-se comerciais, que têm consigo as informações recolhidas do cliente; técnicos/projetistas, que aprovam as modificações do projeto; sector financeiro; e operador de LeanLab que possibilita a construção de protótipos.
Finda esta primeira definição do projeto, tornou-se importante perceber qual a importância que cada membro da equipa tem com e para o projeto. Para esse fim a empresa 4Lean utiliza uma outra ferramenta que condensa toda essa informação num quando – a denominada Matriz de Stakeholders (Tabela 1). Neste quadro é indicado o membro da equipa, a sua importância no projeto e os seus interesses, preocupações e/ou objetivos com o projeto.
Na matriz de stakeholders, os membros da equipa podem ser categorizados com três níveis distintos:
C – Cliente principal, tem poder de decisão;
S – Stakeholder com interesse no resultado do projeto; I – Indivíduo que irá influenciar o projeto (LeonOp, 2017)
29 A próxima etapa do planeamento foi elaborar uma análise de riscos. Sendo o projeto um novo desenvolvimento, estão inerentes riscos que podem inviabilizar o objetivo final, pelo que se torna vantajoso identificar e prevenir, com possíveis soluções, esses mesmos riscos para o caso de virem a acontecer. A análise de riscos deste projeto é apresentada na Tabela 2 que se segue.
Um projeto, para além de um objetivo, tem também um espaço de tempo estipulado para a sua realização. Ainda na fase de planeamento, foi criado um cronograma (Tabela 3) para orientar o coordenador ao longo de todo o processo, incluindo as diferentes etapas do projeto e
Tabela 1 - Matriz de Stakeholders projeto VG-E’s [LeanOp]
o respetivo prazo para as suas conclusões. Uma vez que este cronograma foi atualizado diariamente, este planeamento permitiu manter o projeto dentro do tempo estipulado e, em caso de atraso em alguma tarefa, permitiu reajustar o programa por forma a recuperar. O código de cores facilita esse processo sendo, a qualquer altura, possível identificar qualquer atraso relativo ao planeamento.
Como é possível observar na Tabela 3, o planeamento foi dividido em 3 fases:
Análise: engloba toda a preparação e desenvolvimento do projeto até à fase em que se materializa a ideia;
Plano de ações: reúne todas as ações tomadas após a análise para a materialização do componente;
Conclusão: onde são apresentados os resultados do projeto.
Nota: para o desenvolvimento de novos componentes ou novas soluções na empresa, existem os processos “TR” (Technical Request) que podem ser abertos internamente (como no caso deste projeto) e permitem a documentação de todo o processo.
Finda a ação de planeamento, deu-se início à etapa de análise.
3.4 Problemas identificados
São apresentados na Figura 18 os componentes existentes, à data de início do projeto.
14 16 17 20 21 23 24 2 3 6 7 9 10 13
Componente actual Não realizado Soluções existentes Em execução
Benchmarking Realizado
Análise de vendas Planeado Milestone (meta) Análise de TR e
reclamaçoes Nova solução Custear nova solução Desenhar nova peça Protótipo Teste Analise de dados Divulgação Relatório Apresentação Análise Fevereiro Análise de problemas com comerciais Março Planos de acções Conclusão Stream Actividades 14 16 17 20 21 23 24 2 3 6 7 9 10 13
Componente actual Não realizado Soluções existentes Em execução
Benchmarking Realizado
Análise de vendas Planeado Milestone (meta) Análise de TR e
reclamaçoes Nova solução Custear nova solução Desenhar nova peça Protótipo Teste Analise de dados Divulgação Relatório Apresentação Planos de acções Conclusão Stream Actividades Análise Fevereiro Análise de problemas com comerciais Março
31 Feita uma análise cuidada, em complemento ao feedback dado por clientes, foi possível identificar vários erros de conceção que serão descritos seguidamente:
Não existe um fim de curso para os tubos que se colocam no componente, o que impede a precisão dimensional da estrutura e provoca empenos na mesma. Não havendo um limitador de curso para os tubos, não e possível garantir a esquadria da base da estrutura;
Não existe furo para escoamento. No tubo vertical do componente, não existe um furo que permita o escoamento de resíduos que, por força das mais variadíssimas aplicações, se possa acumular nesta secção, o que pode originar o deterioramento do componente;
A solda das porcas que permitem o aperto dos tubos não é suficientemente robusta e, por vezes, torna-se num ponto de rutura ao apertar os parafusos;
A furação para aplicação dos rodízios limita a orientação dos mesmos. Existindo dois tipos de rodízios para esta aplicação (furação de A=76 B=76 e furação de A=76 B=46 (Figura 19)) para rodas fixas (não rotativas no eixo perpendicular ao solo), apenas é permitido movimento num sentido;
Arestas e cantos vivos. Este problema põe em causa a segurança dos operadores da estrutura.
Com o objetivo de perceber quais as melhores soluções a dar a estes problemas, foi, de seguida, feita uma análise do mercado para identificar as soluções praticadas.
Figura 18 - VG-D (à esquerda) e VG-E (à direita) à data de início do projeto
3.5 Benchmarking
Foram várias as soluções encontradas no mercado, embora várias empresas apresentem, por vezes, a mesma solução. Depois de feita pesquisa em 8 empresas concorrentes, foi possível identificar quatro soluções distintas.
Primeiramente, a solução da empresa Beewatech e da empresa GS Ace (Figura 20), apresenta chapa quinada no lugar de tubos, por facilidade de processo de fabrico. Esta solução também tem um batente no final das chapas quinadas que permite definir o fim de curso e limitar as dimensões dos tubos aplicados.
Seguidamente, apresenta-se a solução da empresa Logiform, a par com a empresa Easytube. Neste componente (Figura 21) verifica-se que a chapa que serve de suporte ao componente é quadrada, mais pequena, no entanto, esta redução de medida dificulta a operação de montagem dos parafusos que apertam ao rodízio, uma vez que os coloca muito perto dos tubos.
Ainda nesta solução, os tubos do componente são mais compridos e servem de batente para fim de curso dos tubos da estrutura.
Já nas empresas King9, Jingyn e Dynarax, a solução (Figura 22) volta a ter as dimensões retangulares e verifica-se a existência de uma pequena chapa com função de batente de final de curso.
Figura 20 - Solução de componente Beewatec/GS Ace [Catálogo Beewatec]
Figura 21 - Solução de componente Logiforme/Easytube [Catálogo Logiform]
33 Por fim, nesta pesquisa, encontra-se a solução da empresa Utek (Figura 23) que apresenta um tubo recuado (item 1 na Figura 23), à semelhança da solução da empresa Beewatec. Este recuo, aliado à chapa batente, permite manter a precisão dimensional da estrutura bem como a utilização de menos um componente na produção da peça, uma vez que todos os tubos que incorporam esta solução são iguais (standardização).
Após esta análise foi possível retirar algumas ideias, aliadas a novas ideias, que permitiram melhorar o componente da empresa 4Lean, eliminando os erros de conceção que existiam.
3.6 Nova solução
Na idealização do novo componente (Figura 24) foram, logicamente, tidos em conta os problemas que o antigo apresentava, por forma a eliminá-los. Neste sentido, seguindo ordenadamente a lista de problemas da secção 3.3., a falta de batente foi solucionada com uma pequena chapa no fim de cada tubo do componente por forma a limitar o curso dos tubos da estrutura. Ainda neste problema, um aspeto extra foi tido em conta: por forma a standardizar o máximo de componentes possível, definiu-se uma distância entre o fim de curso do tubo e a extremidade do tubo que lhe é perpendicular de 50mm (Figura 24). Esta distância é a mesma que a utilizada nas juntas de ligação do resto da estrutura. Deste modo, todos os tubos paralelos idênticos na estrutura tem a mesma dimensão (Figura 25).
1
Figura 23 - Solução de componente Utek [Catálogo Utek]
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