MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS APLICADO EM UMA
INDÚSTRIA DE COMUNICAÇÃO VISUAL
Mario H. B. M. Callefi1, Willyan P. Barbosa¹, Bruna M. Gerônimo¹, Diego V.
Ramos¹, Rafaela V. B. Silva¹
1 Universidade Estadual de Maringá (UEM)
[email protected]; [email protected] , [email protected],
[email protected], [email protected]
Resumo: O cenário do mercado atual é marcado pelo aumento da competitividade, obrigando as empresas a reverem seus processos produtivos de maneira contínua, buscando aumento de produção e a redução dos custos do processo, nesse contexto, surge a modelagem e simulação de processos, como uma ferramenta que permite solucionar problemas de uma forma mais eficiente, unindo agilidade e economia. O objetivo do presente trabalho é apresentar a modelagem e a simulação de um sistema real por meio do software Flexsim, sendo assim, inicialmente foram levantados dados do processo real, que possibilitaram a elaboração do fluxograma do processo de produtivo do Indicador Fase 2 e também a definição do tempo de cada uma das etapas do processo. Posteriormente o processo foi montado dentro do software, sendo possível a simulação de diversos cenários dentro do processo produtivo. A simulação realizada permitiu que fossem identificados os gargalos do processo e a partir da definição de cenários foi possível encontrar uma solução viável para que a produção se adeque ao volume de pedidos.
Palavras-Chave: Flexsim; Simulação; Processo.
1. Introdução
Devido ao aumento da competividade entre as empresas, torna-se cada mais necessários que elas estejam cada vez mais flexíveis em relação a mudanças de cenários e para isso é necessária uma rapidez na tomada de decisões e uma melhora significativa no processo de planejamento das ações a serem implantadas, nesse contexto, aparece a simulação de eventos discretos, que possibilita uma análise virtual dos problemas, de forma independente do sistema real, permitindo
assim que soluções sejam encontradas em menor tempo e de uma maneira economicamente viável (LIRA JUNIOR et al., 2012).
A empresa em que o estudo foi elaborado atua no ramo da comunicação visual, elaborando e executando os mais complexos projetos de imagem no setor automobilístico, bancário, petroleiro, pneus, distribuição, telefonia, alimentício, atacadista, varejista, industrial, dentre outros. Localizada em Maringá, a empresa conta com duas unidades fabris com área total de 23.000 m². A filial conta com o setor de serralheria, um almoxarifado e também um setor de pintura e preparação.
A unidade Sede é responsável por todas as atividades, tanto em relação ao processo produtivo, quanto às funções administrativas e gerenciais.
De acordo com a página oficial do software de simulação FlexSim é considerado um dos melhores softwares dessa área, contando com ferramentas poderosas e interfaces amigáveis, que por sua vez permitem que empresas simulem seus processos de produção, possibilitando uma melhora significativa do planejamento, buscando a redução do desperdício e consequentemente o aumento do lucro.
Segundo Seborg et al. (2010) um modelo não é mais do que uma abstração matemática de um processo real. Garcia (2005) destaca que a simulação é um método para se obter uma resposta temporal das variáveis de interesse de um modelo, a partir da incitação de variáveis de entrada com sinais desejados e se definem os valores das condições iniciais das variáveis independestes. O mesmo autor define que a simulação dinâmica é empregada desde o projeto até a operação de plantas, incluindo o estudo de viabilidade econômica de processos, conforme descrito pela Figura 1:
A Figura 1 apresenta a forma em que um processo pode ser apresentado matematicamente.
A empresa produz em dias atuais o IPF2 (Indicador de Produto Fase 2) de acordo com a previsão de carregamento, encontrando dificuldades quando a produção já está com diversas ordens de produção de outros produtos com a mesma data de carregamento, sendo necessário adiar a data de carregamento de alguns desses produtos, podendo nesses casos gerar descontentamento junto aos clientes, já que a data pré-definida para instalação pode ser comprometida. A realização do levantamento de informações provenientes da modelagem e simulação do processo por meio do FlexSim, permitirá a empresa definir a capacidade produtiva, encontrar gargalos do processo e diagnosticar se existe benefício na produção seriada do IPF2. O IPF2 é produzido para uma das maiores redes de postos de combustíveis do Brasil, que foi o segundo maior comprador da empresa do ano de 2011 até 2014. Entre os itens vendidos para essa rede de postos, o IPF2 é o mais vendido, em 2014 foram vendidas cerca de 250 unidades desse produto trimestralmente.
O objetivo do presente estudo é promover a simulação do processo produtivo do IPF2, com o intuito de identificar as vantagens e desvantagens da produção em série.
O trabalho está organizado da seguinte forma: na seção 2 é apresentado a contextualização do conteúdo, na seção 3 os resultados e discussão e na seção 4 a conclusão.
2. Contextualização
O produto escolhido para o estudo foi o IPF2, que é formado a partir de três semiacabados, são eles:
Estrutura: Parte estrutural fabricada por meio de chapas aço galvanizado dobrado e barra chata de aço, posteriormente onde é instalado a elétrica; Acabamentos: Acabamento superior e inferior fabricados em fibra de vidro; Policarbonato Adesivado: Policarbonato branco #2mm cortado e adesivado
por meio de películas recortadas eletronicamente.
Abaixo é representado o detalhamento dos setores presentes no processo produtivo do item:
Serralheria: Setor que envolve as atividades de soldagem, furação, corte e montagem estrutural necessária para produção da estrutura do indicador; Pintura Filial: Setor responsável por pintar as estruturas montadas no setor da
serralheria;
Transporte Filial-Sede: Não é considerado um setor, mais uma etapa que consiste no carregamento das estruturas já pintadas para sede. Além disso também é responsável por carregar as chapas de aço de aço galvanizado devidamente cortadas e dobradas para filial;
Corte e Dobra: Setor responsável pelo corte e dobra das chapas de aço galvanizadas que iram compor a parte estrutural do produto;
Fibra: Setor responsável pela fabricação do acabamento inferior e superior que compõem o produto. A produção é feita a partir da laminação de moldes e outros processos. Os acabamentos não necessitam de pintura, pois o gel usado para laminação é da cor desejada;
Acrílico: Setor responsável pelo corte e acabamento do policarbonato que compõem o produto;
Recorte: Setor responsável pelo corte das películas que são utilizadas no item, o corte é feito por meio de uma máquina Plotter, que é controlado por meio de um computador;
Película: Setor responsável pela aplicação das películas no policarbonato, que anteriormente foi cortado pelo setor de acrílico;
Elétrica: Setor responsável pela instalação da parte elétrica na estrutura proveniente da filial;
Montagem: Setor responsável por montar o produto, fixando o policarbonato na estrutura de tubos de aço e posteriormente fixando os acabamentos de fibra a peça;
Expedição: Setor responsável por buscar o produto no setor de montagem, embalar e encaixotar separadamente cada unidade. Além disso, o produto fica no setor, até existir programação de carregamento para ele.
Figura 2: Fluxograma do processo de produção do IPF2. Fonte: Autor
A partir da Figura 2 podemos observar o sequenciamento das atividades no processo e as distribuições das mesmas entre a matriz e a filial. O entendimento do fluxograma do processo é essencial para a modelagem do problema.
2.1 Coleta de dados
A coleta de dados foi realizada por meio da medição do tempo das atividades do processo durante a fabricação de uma peça, em todos os setores citados na descrição do processo.
Outras informações relevantes para o desenvolvimento do modelo de processo dentro do FlexSim foram coletadas junto aos líderes de cada setor envolvido na produção do produto em estudo.
2.2 Validação dos dados
A validação foi feita, por meio do levantamento de tempo duas vezes do processo. Onde será feito a comparação do tempo levantado para permitir a validação dos dados levantados inicialmente.
Além disso, durante todo desenvolvimento do estudo as pessoas responsáveis por cada setor ajudaram na modelagem do processo produtivo e no levantamento de todas as informações necessárias para o desenvolvimento do estudo.
2.3 Definição de cenários
Como a empresa apresenta em sua carteira de pedidos diversos clientes, atualmente o item é produzido de acordo com a necessidade de carregamento, esse cenário de acordo com os gerentes influencia para que exista dificuldades no levantamento de informações sobre a capacidade produtiva e também sobre a definição de um tempo padrão unitário confiável para o produto.
Inicialmente a simulação ocorreu de forma a considerar apenas uma célula de trabalho em cada etapa do processo produtivo e para os demais cenários foram considerados diferentes cenários com o objetivo de maximizar a produção, considerando que não existe estoques de semiacabados parados à espera de peças de outros setores.
2.4 Definição do tempo padrão para as etapas do processo
Foram realizadas medições do tempo individual de cada processo, possibilitando assim que um tempo padrão fosse definido para cada uma dessas etapas. O tempo definido para cada atividade foi:
Serralheria: O tempo de cada atividade no setor da expedição são: 25 minutos para furação das peças e 45 minutos para montagem da estrutura de um IPF2;
Pintura Filial: Para limpar uma estrutura leva 3 minutos e para pintar 8 minutos;
Transporte Filial-Sede: Para o transporte de material tanto da sede até a filial, com da filial até a sede o tempo foi de 30 minutos, o tempo de descarregar o caminhão foi de 10 minutos;
Corte e Dobra: Para o corte tempo de setup da máquina é de 1 minuto por peça e o tempo de processo é de 6 minutos. O processo de dobra tem 9 segundos de tempo de setup e 45 segundos de processo;
Fibra: O tempo de cada atividade no setor da fibra são: 15 minutos no preparo do molde, 15 minutos para a aplicação do gel de laminação, 20 minutos a laminação do molde, 3 horas a secagem da peça já laminada e 15 minutos para o acabamento das peças;
Acrílico: O tempo para cortar uma chapa de policarbonato na medida necessária e fazer o acabamento da peça é de 10 minutos;
Recorte: O tempo para realizar o setup da máquina de plotter para corte de películas é de 5 minutos e leva 35 minutos para cortar a película necessária para adesivar um policarbonato;
Película: O preparo da película recorta leva 20 minutos e a adesivação do policarbonato demora 40 minutos;
Elétrica: Para a instalação da elétrica na estrutura montada vinda da filial o tempo necessário é de 50 minutos;
Montagem: O tempo de montagem final da peça é de 60 minutos;
Expedição: O tempo para embalar um IPF2 já montado é de 10 minutos e para carregar 50 peças no caminhão leva 1 hora.
2.5 Limitações do processo
O tempo disponível para produção é de 162 mil segundos por semana. O horário de funcionamento da empresa é das 08:00 até ás 18:00, com um intervalo de almoço de uma hora.
3. Resultado e Discussões
Nessa seção é abordado as características iniciais do processo e sua representação no sistema de modelagem.
3.1 Cenário inicial
Inicialmente foi considerado o seguinte cenário para simulação do processo no Flexsim:
Serralheria: Considerou-se um Serralheiro responsável pelas atividades de furação e montagem das estruturas e um auxiliar, cuja função e descarregar o caminhão vindo da sede e transportar o material dentro do setor;
Pintura Filial: Considerou-se um pintor responsável por pintar as estruturas montadas pela serralheria e um auxiliar responsável pelo transporte no setor, carregamento das estruturas pintadas no caminhão e a limpeza das peças vindas da serralheria;
Transporte Filial-Sede: Um caminhão com um motorista responsável pelo transporte entre a sede e a filial. Após o caminhão chegar na filial, ele só volta quando estiver 50 estruturas pintadas;
Corte e Dobra: Foi considerado um operador para a guilhotina responsável pelo corte e um operador para a dobradeira, além de um auxiliar de corte e dobra, cuja função e a movimentação das peças no setor e carregamento do caminhão para filial;
Fibra: Foi considerado um laminador que é responsável pelo preparo do molde, aplicação do gel, laminação do molde e acabamento final. Também conta com um auxiliar que é responsável pela movimentação das peças no setor, transporte do acabamento em fibra finalizados para o setor de montagem final e também auxilia nas atividades de preparo do molde, aplicação do gel e laminação do molde;
Acrílico: Conta com um auxiliar, responsável pelo corte do policarbonato e a movimentação necessária nessa etapa de produção;
Recorte: Conta com um operador de plotter, responsável por configurar e operar a máquina e levar as películas já cortadas para o setor de película; Película: Conta com um aplicador de película, cuja função é preparar e
adesivar o policarbonato com o material vindo do setor de recorte. Foi considerado também um auxiliar que é responsável pelo transporte do material no setor e posteriormente leva o policarbonato já adesivado para o setor de montagem final;
Elétrica: Conta com um eletricista responsável por instalar a parte elétrica na estrutura feita na filial e também com um auxiliar que ajuda a descarregar o caminhão vindo da filial, transporta o material no setor de elétrica e montagem e leva os itens já finalizados para o setor da expedição;
Montagem: Conta com um montador responsável pela montagem final do item;
Expedição: Conta com um carpinteiro responsável por embalar as peças e um encarregado, cuja função é carregar o material já embalado no caminhão. A Figura 3 apresenta a modelagem desenvolvida no FlexSim:
Figura 3: Modelagem no FlexSim do processo de fabricação. Fonte: Autor
Considerando o cenário atual de acordo com Figura 3, simulou-se o modelo por 90 dias ou 7776000s e como resultado obtido temos:
193 Acabamentos de Fibra finalizados; 3441 Policarbonatos cortados;
876 Conjuntos de películas cortadas; 858 Policarbonatos adesivado; 550 Peças cortadas e dobradas; 479Estruturas pintadas e montadas; 441 Estruturas com elétrica instalada; 193 IPF2 montados e embalados;
3 Carregamentos realizados pela expedição;
Espera na montagem final estruturas com elétrica instalada: 247 Espera na montagem final acabamento em fibra: 0
Espera na montagem final policarbonato adesivado: 664
A partir desses dados temos que o processo que está atuando como gargalo são os processos relativos ao setor de fibra.
Estabelecendo 3 cenários para o modelo proposto por meio da ferramenta
Experiment run do software FlexSim. A Figura 4 apresenta esses cenários:
Figura 4: Cenários na ferramenta Experiment do FlexSim. Fonte: Autor
Conforme apresentado na Figura 4, para o cenário 1 considerou-se a modelagem inicial, para o cenário 2 e o cenário 3 foi considerado duas e três células respectivamente para o setor de fibra.
No Experiment Run foi definido um tempo de 7776000s para simulação do processo e 10 replicações. A quantidade de IPF2 que foram embalados em cada um dos cenários definidos pode ser visto na Figura 5.
Figura 5: Resultado da simulação – quantidade de peças finalizadas. Fonte: Autor Pela Figura 6 pode-se verificar que no cenário 1 temos 193 peças finalizas, no cenário 2 em média 385,40 peças e no cenário 3 são 433 unidades.
Em uma segunda simulação no Experiment Run foi definido um tempo de 7776000s para funcionando do processo e 10 replicações. A quantidade de acabamento de fibra finalizados em cada um dos cenários definidos pode ser visto na Figura 6.
Figura 6: Resultado da simulação – acabamentos em fibra finalizados. Fonte: Autor Pela Figura 6 pode-se verificar que no cenário um obteve-se 193 acabamentos em fibra finalizados, no cenário dois 386 e no cenário três foram 579 unidades.
4. Conclusões
A partir da modelagem e simulação do processo de produção do IPF2, pode-se verificar que para atender as 250 unidades do produto que são vendidas em média trimestralmente necessita-se de mais de uma célula de trabalho no setor de Fibra, já que em 90 dias é possível se fabricar apenas 193 acabamentos em fibra de vidro. Para produzir 250 unidades necessitaria de aproximadamente 117 dias.
Com a elaboração de três cenários, como apresentado no Tópico 3, podemos verificar que em 90 dias no cenário 1 são produzidos 193 Indicadores de Produto Fase 2, no cenário 2 são produzidos 385 e no terceiro cenário 579. O cenário 2 mostrou-se mais recomendado, já que para produzir-se 250 unidades trimestralmente são necessários apenas aproximadamente 59 dias de produção.
Portanto verifica-se que seria bastante interessante para a empresa produzir o IPF2 em série, pois reservando duas células no setor da fibra e no restante dos setores apenas uma célula, temos que em 59 dias é possível produzir a quantidade de venda de 90 dias, o que é bastante interessante, pois, permite um maior tempo disponível para produção de outros produtos nos outros 31 dias.
Para produzir-se 250 peças no cenário 2 é necessário: Aproximadamente 59 dias no setor de Fibra; Aproximadamente 7 dias no setor de Acrílico; Aproximadamente 26 dias no setor de Recorte; Aproximadamente 27 dias no setor de Película; Aproximadamente 41 dias no setor de Corte e Dobra;
Aproximadamente 47 dias no setor de Serralheria e Pintura na filial; Aproximadamente 52 dias no setor de Elétrica;
Aproximadamente 59 dias no setor de Montagem e Expedição.
Conclui-se que a modelagem, simulação e desenvolvimento de cenários possibilita a empresa enxergar esse sistema de produção de forma mais clara, pois a situação anterior ao estudo era a produção com base na necessidade semanal de carregamento, o que resultava em atrasos nos pedidos, gerando desgaste junto ao cliente.
Referências
GARCIA, C.. Modelagem e simulação de processos industriais e de sistemas eletromecânicos. 2 ª.ed. São Paulo, EDUSP, 2005.
LIRA JUNIOR, J. J.; MEDEIROS, F. G. R.; SENA, D. C.. A aplicação de ferramentas de modelagem e simulação para melhoria nos processos produtivos: o caso de uma indústria ceramista da região de Russas/CE. In: XXXII Encontro Nacional de Engenharia de Produção, 32, 2012, Bento Gonçalves. Anais eletrônicos... Bento Gonçalves: ENEGEP, 2012. Disponível em: <http://www.abepro.org.br/biblioteca/enegep2012_tn_sto_162_946_21162.pdf>.Acesso
em: 08 nov. 2015.
SEBORG, D. A.; MELLICHAMP, D. A.; EDGAR, T. F.; DOYLE, F. J.. Process Dynamics and Control. 3ª ed., New York, John Wiley & Sons, 2010. Software de Simulação FlexSim. Disponível em: <templateSIMEPRO2016.doc>. Acesso em: 08 novembro. 2015.
Software de Simulação FlexSim. Disponível em: <https://www.flexsim.com/pt/flexsim>. Acesso em: 08 novembro. 2015.
