IMPLANTAÇÃO DE LAYOUT CELULAR
NA MONTAGEM DE CADERNOS EM
UMA INDÚSTRIA DO SETOR GRÁFICO
Osiran Felicio de Lima (UFCG)
osiranf@ufcg.edu.br
Joao Pereira Leite (UFCG)
joao.leite100@yahoo.com.br
Robson Fernandes Barbosa (UFCG)
robson_rfb@yahoo.com.br
Daniel Augusto de Moura Pereira (UFCG)
danielmoura13@uol.com.br
Francisco Kegenaldo Alves de Sousa (UFCG)
kegalves@uol.com.br
A abertura dos mercados vem aumentando consideravelmente a competição entre as empresas, tornando necessário que as mesmas busquem se diferenciar das demais em qualidade, custo e velocidade de atendimento ao cliente. O sistema de produção eenxuta tem possibilitado o atendimento destas demandas na maioria das empresas que optaram por sua viabilização, tendo sido comum a necessidade de inovação do arranjo físico na fase inicial de implementação do sistema. Um arranjo inadequado resulta em fontes geradoras de perdas; neste contexto o arranjo físico baseado no layout celular tem sido um poderoso aliado. As células de manufatura conseguem otimizar o fluxo, reduzir as perdas e maximizar a produtividade. Neste artigo procura-se apresentar a abordagem utilizada na substituição do layout linear pelo arranjo celular, em um processo de montagem de cadernos em uma indústria gráfica e o seu impacto na otimização do espaço físico, melhoria de produtividade e aumento da polivalência, dentre outros ganhos.
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1. Introdução
O cenário mundial aponta para o crescimento diversificado dos mercados e o surgimento de uma competitividade cada vez mais acirrada, tornando necessário que as organizações busquem se diferenciar das demais no seu ramo de atuação para que tenham garantida a sua sobrevivência e prosperidade. Esta é a realidade atual vivenciada pelas empresas de manufatura brasileiras, que cientes da dificuldade de competir a partir de sistemas produtivos tradicionais e métodos convencionais de melhoria que comumente trazem ganhos incrementais de pequeno impacto no resultado pretendido, buscam alterar seus sistemas produtivos através de inovações que possibilitem resultados expressivos na redução dos custos, aumento da produtividade, velocidade de fabricação e melhoria da qualidade.
Neste contexto muitas empresas vêm substituindo o tradicional modelo de produção em massa, desenvolvido pelas empresas ocidentais e que dominou o mundo produtivo até a década de 1970, pelo modelo de produção enxuta, também conhecido como Lean System ou Sistema Toyota de Produção (STP), desenvolvido no Japão pela Toyota Motor Company a partir da 2a Guerra Mundial e que teve visualização global a partir da crise do petróleo da década de 1970.
O modelo de produção enxuta, dentre outros aspectos, prega a substituição da produção empurrada pela produção puxada. A diferença básica destes dois modelos ocorre exatamente na interface cliente-fornecedor. No primeiro modelo se prega que a produção deve ser a máxima possível para que se possa maximizar a utilização dos recursos produtivos e conseqüentemente melhorar o desempenho do negócio, ou seja, o processo fornecedor deve produzir o máximo possível sem se preocupar com o processo cliente, enquanto que no segundo modelo se prega que o processo fornecedor deve produzir apenas o necessário para atender as necessidades do processo cliente e que a partir daí, tudo que for produzido representa perdas, que prejudicarão o resultado pretendido.
Neste contexto, o arranjo físico baseado no layout celular tem sido um poderoso aliado na implementação da produção puxada, juntamente com ferramentas como o Kanban e o kaizen. Segundo Moreira (2010), as células de manufatura conseguem congregar todos os equipamentos e instalações necessárias para fazer exatamente o que se quer, na seqüência ótima, sendo capazes de encurtar as distâncias entre as operações, suavizar o fluxo de materiais, reduzir os estoques de materiais nos postos de trabalho e os tempos de espera em filas. Ainda segundo ele, uma célula de manufatura pode ajudar no aprimoramento da qualidade, dando uma oportunidade de inspeção visual depois de cada operação, enquanto o operador movimenta uma peça de uma máquina para outra. Vê-se que tais características se encontram em total harmonia com os objetivos de otimização dos sistemas produtivos tão buscados pelas empresas, que, porém, são difíceis de serem atingidos a partir de processos produtivos baseados em arranjos físicos tradicionais, o que tem feito estudiosos, acadêmicos e empresários recomendarem sua substituição por células de manufatura, ressalvada a particularidade de cada processo produtivo.
Neste trabalho pretende-se, a partir do conhecimento teórico e da implementação de células de manufatura em empresas gráficas, mostrar os resultados alcançados com a substituição de um arranjo físico linear por um celular utilizado na montagem de cadernos. Para isto, utilizou-se o estudo de implantação celular em uma empresa gráfica localizada na cidade de João Pessoa-PB. A referida empresa apresenta um sistema de produção com características do modelo clássico Taylorista-Fordista, facilmente identificado por aspectos do tipo: utilização
3 de layout linear, operadores especializados (monotarefa), inflexibilidade da capacidade produtiva quanto à variação da demanda, produção em grandes lotes e controle de qualidade no produto acabado.
2. O Just in Time (JIT)
Segundo Ghinato (1996) existe uma grande dificuldade em se conceituar o Just in Time, havendo falta de coerência entre os diversos autores na interpretação desta expressão. Poucas empresas detêm um profundo conhecimento sobre o tema e acabam por utilizar ferramentas do JIT de maneira desarticulada para a correção de problemas pontuais, o que não caracteriza um ambiente JIT e, portanto, não geram os ganhos esperados.
Sob a ótica de Moreira (2010) o JIT é uma filosofia de manufatura, ou seja, uma forma de abordar, entender e conduzir as atividades de uma organização que tem na base a busca pela eliminação planejada e sistemática do desperdício, estando ligado diretamente ao Lean
System. De fato, na maioria da literatura especializada no assunto, o JIT é definido como o
pilar de sustentação do Lean System responsável pela introdução do fluxo contínuo de produção a partir da produção puxada.
2.1 O modelo de produção em massa e a manufatura enxuta
O modelo de produção em massa surgiu da utilização dos conceitos de Taylor, já fortemente utilizados por algumas empresas desde o início do Século XX, aliados aos conceitos introduzidos com a linha de montagem de Ford, daí vários autores chamá-lo de modelo Taylorista-Fordista.
Este modelo possibilitou às empresas ocidentais uma posição privilegiada frente às asiáticas por um longo tempo, mostrando sua primeira fragilidade durante a Crise do Petróleo da década de 1970. Nesta época a Toyota Motor Company conseguiu enfrentar a crise sem sofrer grande impacto graças a um exclusivo sistema de produção criado por ela, o Lean System. Em contrapartida, várias as empresas que utilizavam o modelo de produção em massa sucumbiram.
As diferenças básicas existentes entre a filosofia enxuta e a filosofia da produção em massa são facilmente identificáveis, principalmente quando se analisa suas características produtivas. A Tabela 1 possibilita que se faça um comparativo entre estes dois modelos.
Produção em massa Produção enxuta
Grandes lotes Pequenos lotes
Pequena variedade de produtos Grande variedade de produtos
Operador especialista Operador generalista
Fluxo empurrado de produção Fluxo puxado de produção
Linhas de produção Células de produção
Lucrar pela escala de produção Lucro pela redução dos desperdícios Verticalização hierárquica Horizontalização hierárquica
C.Q. no fim de linha C.Q. na operação
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Inflexibilidade Flexibilidade
Altos estoques Baixos estoques
Tabela 1 – Principais características da produção em massa e da produção enxuta
2.2 As sete perdas
A essência do Lean System é a perseguição e eliminação de qualquer perda a partir da melhoria contínua, proporcionando a mais alta qualidade aos produtos, lead times menores e um custo mais baixo. De uma forma simplificada Shingo (1996) classifica as perdas em sete tipos distintos: perda por superprodução; perda por espera; perda por transporte; perda pelo processamento em si; perda por estoque; perda por movimentação; e perda pela fabricação de produtos defeituosos. Através da tabela 2 é possível verificar algumas de suas causas e seus efeitos nos resultados das empresas.
Perda Causa Efeito
Superprodução Produzir antes do necessário Grandes níveis de estoques Espera Nivelamento deficiente entre processos Ociosidade de recursos
Transporte Layout ineficaz Baixa produtividade
Processamento Deficiência de projetos de produtos e processos
Aumento do tempo de processamento e perdas relacionadas aos materiais Estoque Quantidade excessiva de materiais e
produtos acabados
Aumento dos custos e risco de obsolescência Movimentação Deficiência no projeto dos processos Baixa produtividade e redução da eficiência
fabril Fabricação
Defeituosa
Elevada quantidade de anomalias no processo
Aumento de todas as perdas citadas Tabela 2 – As sete perdas, suas causas e efeitos
A detecção dos tipos de perdas existentes e suas causas contribuem enormemente para o sucesso de implementação do Lean System e o seu combate só é possível a partir da cultura da melhoria contínua, conhecida como Kaizen (Figura 1). Segundo Womack (1998) o Kaizen pode ser definido como a melhoria continua e incremental de uma atividade a fim de criar mais valor com menos muda (perda ou desperdício). Essa prática deve ser estimulada estabelecendo-se metas tangíveis, como forma de se conseguir um desempenho superior.
5 MUDA = DESPERDÍCIO
Kaizen
Figura 1 – A cultura da melhoria contínua (kaizen) na eliminação das perdas
3. Os tipos de arranjo físico
Davis (2003) classifica os arranjos físicos em quatro diferentes tipos. São eles: layout de processo, layout de produto, layout de posição fixa e layout celular (ou de tecnologia de grupo). Ainda segundo este autor, cada um dos tipos de arranjo físico pode assim ser definido:
Layout de processo, também chamado “job shop” ou layout por função é aquele onde equipamentos e funções similares são agrupadas e os produtos caminham ao longo de diversas áreas, posicionadas sem que haja obrigatoriamente uma relação direta com o fluxo produtivo específico do produto;
Layout de produto, também chamado de layout de fluxo, é aquele no qual processos de trabalho ou equipamentos estão dispostos de acordo com etapas progressivas pelas quais o produto caminha, no sentido do fluxo produtivo específico do produto. O seu tipo mais comum são as linhas de produção e montagem;
Layout de posição fixa é aquele no qual os equipamentos e processos de trabalho deslocam-se até o item que está sendo processado, que comumente permanece fixo até a sua completa transformação;
Layout celular, também conhecido como tecnologia de grupo (TG), é aquele onde se colocam juntas máquinas diferentes, em células, para que trabalhem produzindo produtos que tem forma e procedimentos similares (conhecidos como famílias tecnológicas).
O layout celular surgiu a partir da necessidade do Lean System de flexibilizar o processo de fabricação do ponto de vista do fluxo de materiais como também do ponto de vista operacional. Isto pode ser confirmado por Davis (2003) que atesta a sua similaridade com o
layout de processo, no sentido de que as células são projetadas para desempenhar um conjunto
específico de processos e a sua similaridade com o layout de produto no sentido de que as células são dedicadas a determinadas famílias tecnológicas. Desta maneira, as células de manufatura podem ser consideradas como um modelo híbrido, capaz de absorver as melhores características de cada um dos demais tipos de arranjo físico existentes. Suas principais características são:
Alta flexibilidade para alocação, rodízio e implementação de multifunção da mão-de-obra direta (MOD);
Facilidade de balanceamento da linha, com melhor aproveitamento dos tempos manuais residuais;
Eficácia no tratamento de anomalias, com a horizontalização da comunicação e rapidez no acionamento da cadeia de ajuda;
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Pequenas distâncias para deslocamento dos recursos produtivos;
Possibilidade de implantação do controle de qualidade na operação (inspeção na fonte).
4. Aspectos metodológicos
Para a realização deste trabalho utilizou-se um estudo de caso na área de produção de uma indústria gráfica do estado da Paraíba.
As metodologias utilizadas na análise de valor são as pesquisas de campo e documental. Na primeira, através da observação direta, buscou-se examinar e mensurar os fatos que se deseja estudar e, na segunda, obter dados representativos do comportamento atual das variáveis envolvidas para comparativos futuros.
Quanto à sua natureza, a pesquisa é quantitativa e descritiva, pois, de acordo com Lakatos (2000), se utiliza de métodos formais, apresenta coleta sistemática de dados e é caracterizada pela precisão e controle das informações que serão úteis à verificação das hipóteses.
5. Mapeamento do estado atual
A implantação da célula de manufatura de cadernos teve início com o mapeamento de todo o processo produtivo, desde a operação de furar o miolo, primeira atividade de fabricação, até a operação de montar caixa, última atividade do processo produtivo. Para a família tecnológica estudada, as partes constituintes do produto são: capa, miolo, espiral, adesivo e plástico. O processo de montagem consiste na execução de uma seqüência de etapas operacionais (tabela 2) realizadas em uma linha de montagem (Figura 2). Esta linha ocupava uma área de 155.13m2 e tinha uma capacidade de produção diária média de 2.647 unidades em turnos únicos de 8 horas, com um efetivo de 9 pessoas envolvidas diretamente com as atividades de execução (MOD).
Operações Operador Equipamento Quantidade T. padrão
(seg./unidade)
01 – Furar miolo Op.1 Máq. Garrido 01 6,20
02 – Revisar miolo Op.2 e Op.3 Bancada 01 14,30
03 – Unir capa e miolo Op.4 Bancada 01 5,10
04 – Transportar Op.5 Manual - 0,60
05- Alimentar esteira Op.5 Bancada 01 4,30
06 – Transportar - Esteira 01 1,20
07 – Colocar e cortar espiral Op.6 e Op.7 Máq. Koilok 02 14,40
08 – Transportar - Esteira - 1,20
09 – Revisar e embalar Op.8 Máq. Caraça 01 8,20
10 – Descartar embalagem Op.8 Manual - 0,90
Operações de preparação
11 – Confeccionar espiral Op.9 Máq. Enroscar 01 3,40
12 – Montar caixa Op.9 Bancada 01 0,70
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Figura 2 – Layout com arranjo físico linear
No arranjo físico linear apresentado na Figura 2, os operadores trabalham sentados, em regime de monotarefa; a disposição dos postos de trabalho dificulta o agrupamento de operações, contribuindo para a subutilização da mão-de-obra conforme pode ser observado no gráfico de balanceamento e nivelamento de linha apresentado na Figura 3; o fluxo de produção é intermitente devido ao desbalanceamento dos recursos; e os estoques intermediários (WIP – work in process) internos contribuem para o aumento do lead-time (tempo) de fabricação do produto.
Figura 3 – Agrupamento de operações aplicado ao arranjo físico linear
Observa-se na Figura 3 que os operadores têm grande capacidade ociosa em relação ao
Takt-Time (tempo esperado para a produção de cada item, a partir da demanda do cliente), o que
resulta na formação de estoques de materiais entre operações (WIP). Estes, por sua vez, influem diretamente no aumento do tempo de atravessamento do produto no processo produtivo (lead-time), na superprodução quantitativa e na espera dos lotes na fila de recursos.
6. Projeto do estado futuro e implementação da célula de manufatura
A construção do estado futuro teve como base a análise de demanda dos clientes no médio prazo, como medida preventiva à superprodução ou ociosidade (espera). A partir da análise dos pedidos de clientes (vendas) determinou-se uma demanda estável de 2.700 unidades/dia para os produtos processados na célula de montagem de cadernos. O Takt-Time, tempo necessário à produção de cada item, com base na demanda do cliente, dado pelo quociente das
8 horas disponíveis/dia pela produção necessária/dia foi determinado em 10,7 segundos/unidade produzida, conforme calculado abaixo:
Na seqüência, procedeu-se uma análise sistemática das operações visando à criação do “fluxo de valor operacional” e o aumento da taxa de utilização da mão-de-obra e dos equipamentos. Nesse sentido, foram tomadas as seguintes ações:
Agrupamento das operações de “furar miolo” e “confeccionar espiral”;
Agrupamento das operações de “revisar miolo” e “unir capa e miolo”;
Agrupamento da operação de “montar caixa” com as operações “revisar e embalar cadernos” e “descartar embalagem”;
Separação dos elementos manual-máquina na operação “colocar e cortar espiral”.
Esta análise gerou um novo agrupamento e por conseqüência uma nova seqüência operacional (vide Tabela 4) através da qual se constatou as seguintes melhorias:
Redução de mão-de-obra;
Redução de mão-de-obra;
Redução de tempo padrão;
Redução de equipamentos;
Redução de operações;
Eliminação de transportes.
Operações Operador Equipamento Quantidade T. padrão
(seg./unidade)
01 – Furar miolo Op.1 Máq. Garrido 01 6,20
02 – Revisar miolo Op.2 e Op.3 Bancada 01 14,30
03 – Unir capa e miolo Op.2 e Op.3 Bancada 01 5,10
04 – Posic. Espiral (início) Op.4 Bancada 01 9,60
05 – Colocar e cortar espiral Op.5 Máq. Koilok 01 4,80
06 – Revisar e embalar Op.6 Máq. Caraça 01 8,20
07 – Descartar embalagem Op.6 Manual - 0,90
Operações de preparação
08 – Confeccionar espiral Op.1 Máq. Enroscar 01 3,40
09 – Montar caixa Op.6 Bancada 01 0,70
Tabela 4 – Operações do processo de montagem de cadernos
Dessa forma, observou-se um processo mais equilibrado (Figura 4), com as operações balanceadas e os tempos mais próximos do Takt-Time. Este novo agrupamento permitiu o estabelecimento e a manutenção de um ritmo constante de trabalho através do fluxo contínuo e possibilitou um melhor monitoramento do ritmo de produção ao longo do turno de trabalho
9 devido à maior estabilidade conseguida, garantindo que a demanda puxada pelo cliente fosse atendida diariamente.
Figura 4 – Agrupamento de operações aplicado ao arranjo físico celular
Os recursos produtivos (mão-de-obra, equipamentos, instalações e espaço físico) foram otimizados, uma vez que os postos de trabalhos foram aproximados e dispostos em configuração “U”. A prática do treinamento para desenvolvimento da polivalência também foi facilitada. A Figura 5 mostra a nova disposição física, que passou a ocupar uma área útil de 102.27 m2.
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Figura 5 – Arranjo físico celular
Após a elaboração das propostas de balanceamento de operações e arranjo físico celular deu-se início à implementação. Nessa etapa foram realizados os ajustes necessários ao perfeito funcionamento do sistema incluindo a adaptação dos equipamentos, projeto dos postos de trabalho, criação de dispositivos e treinamento dos colaboradores que passaram a executar várias atividades (multifunção).
Uma vez realizados os ajustes a célula passou a fazer parte do processo produtivo em condições normais de trabalho, sendo avaliada através dos indicadores implantados.
A Tabela 5 apresenta um comparativo dos resultados alcançados no arranjo físico em linha e na célula de montagem implementada, tomando por base os indicadores escolhidos para sua devida mensuração. Os indicadores propriamente ditos se comportaram da seguinte forma: a produtividade da mão-de-obra aumentou de 36.8 cadernos/homem-hora para 52.1 cadernos/homem-hora representando uma evolução de 41.6%. A produtividade do chão-de-fábrica também apresentou um crescimento, passando de 17.4 para 26.4 cadernos/m2, representando um incremento de 51,7%. Comparativo Layout Linear Layout Celular Diferença (quantidade) Diferença (%)
Produção média (cadernos/turno) 2.647 2.700 +53 +2,0%
Número de pessoas 9
155,13
6 -3 -33,3%
Área utilizada 155,13 102,27 -52,86 -34,2%
Produtividade da MOD 36,8 52,1 +15,3 +41,6%
Produtividade do chão de fábrica 17,4 26,4 +9,0 +51,7%
11 Outros ganhos também puderam ser percebidos quando da implementação da célula, sendo alguns deles tangíveis e outros intangíveis. Embora não tenham sido objeto de estudo deste trabalho é importante que sejam comentados.
De ordem quantitativa houve uma redução nos estoques existentes entre os postos de trabalho, passando, com exceção da primeira operação (furar miolo), para um lote unitário; o tempo de atravessamento também foi reduzido em virtude da eliminação dos lotes intermediários, da espera e movimentação; redução do consumo de energia elétrica e custos de manutenção devido à retirada de alguns equipamentos do processo.
De natureza qualitativa pôde-se observar um aumento da motivação dos colaboradores em função do enriquecimento da tarefa; uma sensível melhoria de qualidade do produto final pôde ser percebida e o house-keeping (organização) do setor também melhorou consideravelmente.
7. Considerações finais
O presente estudo apresentou uma proposta de substituição de um arranjo físico linear por um celular utilizado na montagem de cadernos em uma empresa gráfica.
Percebeu-se que o layout celular incrementou de forma significativa os resultados do negócio, a saber: aumento de 2% com relação à produtividade do layout linear, 41,6% da produtividade da MOD e 51,7% da produtividade do chão de fábrica; redução de 33,3% da material humano empregado e de 34,2% da área utilizada; os estoques de matérias em processo foram reduzidos para apenas um lote unitário; e redução do tempo de atravessamento. Na esfera qualitativa, observou-se um aumento motivacional, além da melhoria da qualidade do produto final.
As melhorias alcançadas estiveram sempre em consonância com os princípios da melhoria contínua e da eliminação dos desperdícios, o que sinaliza sua aderência à filosofia do Lean
System. A mudança do arranjo físico possibilitou a implementação do fluxo contínuo
nivelado, viabilizando, portanto, a produção JIT.
Referências
BARNES, RALPH M. Estudo de Movimentos e de Tempos: Projeto e Medida de Trabalho .São Paulo:Edgard Blucher, 2004.
DAVIS, MARK M. Fundamentos da administração da produção. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2003.
GHINATO, PAULO. Sistema Toyota de Produção: mais do que simplesmente Just-in-time. Caxias do Sul: EDUCS, 1996.
LAKATOS, EVA MARIA; MARCONI, MARINA DE ANDRADE. Metodologia científica: ciência e
conhecimento científico, métodos científicos, teorias, hipóteses e variáveis, metodologia jurídica. 3. ed. São
Paulo: Atlas, 2000.
MOREIRA, DANIEL AUGUSTO. Administração da produção e operações. 2. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2010.
SHINGO, SHIGEO. O Sistema Toyota de Produção: do ponto de vista da Engenharia de Produção. 2. ed. Porto Alegre: Artes Médicas, 1996.
WOMACK, JAMES P. A mentalidade enxuta nas empresas: elimine o desperdício e crie riqueza. Rio de Janeiro: Campus, 1998.
