Layouts
Daniel Luguesi
Diogo Oliveira
Ines Sá
Mark Macedo
Rui Cachorreiro
MIEEC/LEEC - Logística
Layout…
“Layout é o posicionamento no espaço
de departamentos ou postos de trabalho,
de modo a minimizar um custo,
satisfazendo um conjunto de restrições”
Maria Antónia Carravilla
Objectivos de um layout
Minimizar custos de manuseamento dos materiais.
Utilização eficiente do espaço
Utilização eficiente da mão-de-obra
Eliminar o congestionamento
Facilitar/aumentar a entrada, saída e colocação dos
materiais, produtos ou pessoas
Promover a qualidade de serviço e produto
Providenciar um controlo visual das operações ou
actividades
Providenciar flexibilidade para a adaptação a
mudanças
MIEEC/LEEC - Logística
Bom layout requer…
MIEEC/LEEC - Logística
Restrições na criação de um novo
layout
Especificação dos objectivos do sistema em
termos de output e flexibilidade
Obter estimativas das quantidades de produto e
de procura que o sistema deverá fornecer
Requisitos de processamento nas células de
trabalho, fluxo de quantidade de produtos entre
os departamentos/postos de trabalhos
Espaço ocupado e necessário para os elementos,
e disponível no local
Layouts Clássicos
Product layout
a planta é desenhada em torno do produto, todas as
actividades são implementadas para facilitar a produção
Sequência de produção (pastelaria)
Layouts Clássicos
Process layout
configurações onde operações de natureza ou funções
semelhantes são agrupadas em conjunto
a planta é dividida por departamentos, de acordo com as
várias tarefas de manufactura/produção que necessitam de
ser realizadas
Agrupamento de operações semelhantes
Layouts Clássicos
Cellular layout
no layout celular as máquinas são agrupadas por produto
a produção concentra-se num produto ou família de produtos
Linha de montagem em U (fábrica da Grohe)
Layouts Clássicos
Fixed-position layout
produto ou projecto mantém-se estacionário
apropriado para produtos maciços, grandes, pesados ou frágeis
ex: aviões, barcos, casas
exige mão-de-obra altamente especializada
Layouts Clássicos
Hybrid layout
utiliza princípios quer do Process layout quer do Product layout
o layout celular pode ser considerado como um layout híbrido
- permite grande variedade de produtos
- permite processos de produção mistos
Dimension
Functional
Cellular
Number of moves between departments
many
few
Travel distances
longer
shorter
Travel paths
variable
fixed
Job waiting times
greater
shorter
Throughput time
higher
lower
Amount of work in process
higher
lower
Supervision difficulty
higher
lower
Scheduling complexity
higher
lower
Equipment utilization
lower
higher
Principais características
Características
Layout
Clássico
Custo
Flexibilidade Motivação Fiabilidade Produção Utilização
Produto
Baixo
Baixa
Baixa
Elevada
Elevada
Elevada
Processos
Alto
Alta
Alta
Alta
-
Baixo
Celular
Baixo
Alta
Alta
Alta
-
Baixo
Híbrido
-
-
-
-
-
-
Posição Fixa
-
Baixa
-
-
Baixa
-
Inovação de layouts
Tornou-se necessário a introdução de um novo tipo
de layout que ultrapassasse as dificuldades
impostas pelos layouts anteriores
Um layout capaz de se adaptar à mudança de :
• procura
• tipo de produto
• quantidade
MIEEC/LEEC - Logística
Novos layouts propostos
Resultaram da pesquisa efectuada pelo “Research Consortium on
Next Generation Factory Layouts”
Este consórcio conta com a colaboração de três universidades:
University of Minnesota
Ohio State University
Rensselaer Polytechnic Institute
O objectivo deste consórcio é:
exploração de alternativas e de novas configurações de layout para
as fábricas que possuem uma elevada variedade de produtos ou uma
grande volatilidade nos requesitos da sua produção
MIEEC/LEEC - Logística
Importância de um novo layout
Questões a serem consideradas pela indústria:
Visão em vez de escala de produção (quantidade)
Capacidade de resposta em vez de custo
Capacidade de reconfiguração em vez de eficiência
Flexibilidade (rápida capacidade de readaptação)
MIEEC/LEEC - Logística
Next Generation Factory Layouts - NGFL
Novos layout propostos:
Distributed layout
Modular layout
Reconfigurable layout
“Operational performance” como objectivo central:
Agile layout
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Distributed layout
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Distributed layout
Process Layout
Layout parcialmente
distribuído
Layout totalmente distribuído
NGFL - Distributed layout
Vantagens:
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Distributed layout Design
Procedure for Distributed
Layouts
Distribuição de cenários de procura
Encaminhamento de processos de produto
Carga de transferência de unidades de produto
Distâncias de viagem
Procedimento de
desagregação
do Departamento
Procedimento de
alocação de fluxo
Procedimento do
desenho do Layout
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL – Modular Layout
Ideal para produtos diversificados
Variedade de produto e procura conhecido a priori, considerando
uma procura estável.
Possui a capacidade de integrar redes de fluxo de materiais
complexas (multi-produtos).
Arranjo e agrupamento de máquinas e recursos necessários para a
criação do produto em sub-conjuntos de operações de diferentes
encaminhamentos para uma configuração tradicional específica que
minimiza distâncias de fluxos e ou custos.
Possível duplicação de máquinas.
O rendimento de algumas máquinas pode ser muito baixo ou nulo.
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL – Modular Layout
Construído como uma rede de módulos básicos
Cada módulo representa um grupo de máquinas que tem um
certo padrão de fluxo característico do layout tradicional.
Não existe nenhuma configuração definida que por si só seja
capaz de descrever inteiramente o fluxo complexo de materiais
num ambiente de manufactura de multi-produtos.
Os módulos podem ser adicionados e removidos conforme
necessário.
É possível determinar a eficiência de cada configuração de
layout sem as limitações associadas.
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL – Modular Layout
Functional Layout for ETCH
Flowline for ETCH
2.06
2.08
2.09
2.10
2.07
Flowline for PHOTO
2.01
5.01
5.02
5.03
5.04
5.05
5.06
7.03
7.02
7.01
3.08
7.04
7.05
3.04
3.07
5.07
Functional Layout for
FILM Department
2.05
6.01
3.01 3.02
5.02
3.04 3.05
3.06
5.03
5.04
Flowline for BACKEND
5.05
2.02
4.01
1.03
1.04
1.02
1.01
1.05
Cell for ETCH, IMPLANT and PHOTO
Functional Layout for
ETCH, FILM and PHOTO
Flowlines for DIFF
Layout modular da Motorola Inc. (fábrica de semicondutores)
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL – Modular Layout
C
A
B
C
D
E
A
B
G
E
(a) Flowline Module
A+B+C
C
B
D
H
F
(b) Branched Flowline Module
(d) Machining Center Module
D
B
D
C
E
A
A
E
(c) Cell Module
B
C
D
(f) Patterned Flow Module
A
E
(e) Functional Layout Module
Layouts modulares
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL – Modular Layout
String Matching-Based Design Procedure
Identificar os
encaminhamentos
predominantes do
produto
Extração das
“sub-strings”
comuns
Agregação das
“sub-strings” comuns
e formulação de
Módulos preliminares
Selecção do módulo
e desenho de layout
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Reconfigurable layout
Recursos podem ser facilmente deslocados e com alguma
frequência.
Estações de trabalho flexíveis.
Utilização de materiais leves para construção de máquinas que
vão operar por forma a garantir que seja possível deslocar as
mesmas de forma facilitada no espaço de trabalho
Layout da fábrica é variável, sendo possível fazer uma
reconfiguração do layout de forma rápida e eficaz no mínimo de
tempo necessário.
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Reconfigurable layout
Adaptação rápida e eficaz as exigências do mercado
Possibilidade de produção em tempo real, sem necessidade de
um planeamento demasiado elaborado que implique uma
implementação mais rígida do layout.
O objectivo deste layout centra-se em reduzir os
envolvidos no tratamento de material assim como
relacionados com reconfiguração.
custos
custos
Conceito de plug-and-play ao nível das estações de trabalho
Optimização de medidas de performance através de minimização
de tempos de ciclo e inventário de trabalho em curso.
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Reconfigurable layout
Metodologia
Design Data
+ New Product Design
+ New Processes Selected
Production Data
+ Changed Product Mix
+ Expected Volume
Material Handling Costs
Revised Material Flow Matrices / Adjacency Matrices
Current Facility Layout
Relocation Costs
Facility Layout Design
Output
+ Machine Locations
+ Material Flow Plan
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Agile layout
Muitos dos modelos de layout baseiam-se em medidas
estáticas de manuseamento de material.
Na prática estas soluções mostraram-se ineficientes - os
layouts agéis visam ultrapassar estas limitações
O critério central para o seu desenho é a agilidade, tendo
ainda em conta o tempo de ciclo, trabalho em curso e
quantidade de produção.
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Agile layout
Filas
Desenho de layout baseado em
Sistema de manuseamento de
material
Departamentos de processamento
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Agile layout
Desenho de layout baseado em Filas
2
Full trip from the origin of current
request to its destination department
1
3
Empty trip from destination of
previous delivery to origin of current
request
4
Buffer de entrada
Buffer de saída
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Agile layout
Efeito das filas
Congestionamento é afectado por:
distância das viagens
meios de transporte
variabilidade na distância das viagens
número e capacidade de dispositivos de manuseamento de material
dispatching policies
processamento dos tempos de distribuição
existência de departamentos de processamento
MIEEC/LEEC - Logística
Resumo das características NGFL
NGFL
Distibuted
Modular
Definição
Vantagens
Desvantagens
• Menores custos associados
ao custo de material
• Possibilidade de
reconfiguração (flexibilidade
• Divisão
da
empresa
em
dos postos de trabalho)
departamentos mais pequenos
rápida como resposta a
• Distribuição das encomendas
alterações temporárias na
pelas diferentes
células
de
produção
produção
• Possibilidade de produzir
varias
sequências
de
produtos, e grande variedade
dos mesmos simultaneamente
• Insensível a variações
da procura
• Sem
coordenação
probabilidade de atrasos
significativos na produção
• Divisão das encomendas
por várias células pode
causar um maior número
de set up -> aumento do
tempo de produção
• Constituído por uma rede de
blocos
associados
por
desempenharem
funções
semelhantes
• Podem ser introduzidos ou
removidos módulos, orientados
para produção diversificada
• A construção do produto final é
feita por etapas, chegando a
resultados intermédios, após
cada módulo, até se constituir o
produto final
• Alguns
postos
de
trabalho podem apresentar
rendimentos
baixos
ou
nulos
• Cálculo
simplificado
da
eficiência de cada módulo
• Configurações
que
minimizam custos e distâncias
de fluxos
MIEEC/LEEC - Logística
Resumo das características NGFL
NGFL
Definição
• Layout da fábrica está
apto para reconfigurações
Reconfigurable
de forma rápida e eficaz no
mínimo
de
tempo
necessário.
Agile
Vantagens
Desvantagens
• Muita flexibilidade e fácil
reconfiguração
• Não há necessidade de
planos de produção muito
elaborados
• Fácil
adaptação
às
tendências do mercado
• Alterações da fábrica de
forma a poder implementar
este layout implicam a
criação de pistas para a
movimentação
das
máquinas
• Necessidade de pesquisa
futura
dos
modelos
• O critério base para o seu • Baseado
em
medidas analíticos que tenham em
desenho é a agilidade
dinâmicas de manuseamento conta as diferentes rotas e
de material.
politicas de despacho na
utilização de material.
MIEEC/LEEC - Logística
Algoritmos de construção
MIEEC/LEEC - Logística
Algoritmo de construção - CORELAP
Define-se a tabela REL, o número de secções e suas respectivas
áreas
Calcula-se o TCR (“Total Closeness Rating”) :
Soma dos valores numéricos associados às medidas de desejabilidade
de adjacência com todas as outras secções
Escolhe-se a secção com o TCR mais elevado e esta será a
primeira a ser colocada no centro, na implementação
Nas iterações seguintes:
Verifica-se a(s) secção(ões) com desejabilidade de adjacência
mais elevada em relação às secções colocadas nas iterações
anteriores
Seleciona-se aquela que possui o TCR mais elevado
MIEEC/LEEC - Logística
Algoritmo de construção - CORELAP
As duas primeiras secções seleccionadas são colocadas
adjacentemente no centro da implantação
As secções são posicionadas em função da soma pesada da menor
distância rectilinear entre a secção a colocar e cada uma das secções
já colocadas
os pesos correspondem aos valores numéricos das
suas medidas de desejabilidade de adjacência
A valorização de uma solução é efectuada com base na soma
pesada da menor distância entre cada par de secções
Distância: dij = |xi-xj|+|yi-yj|
MIEEC/LEEC - Logística
Exemplo de Aplicação - CORELAP
Tabela REL (relações entre actividades):
MIEEC/LEEC - Logística
Exemplo de Aplicação - CORELAP
Área de cada célula: 100m2 (10m x 10m)
MIEEC/LEEC - Logística
Exemplo de Aplicação - CORELAP
Valores de relação de proximidade e TCR:
Ordem de colocação dos departamentos: 9, 3, 7, 8, 6, 5, 4, 2, 1, 10
MIEEC/LEEC - Logística
Exemplo de Aplicação - CORELAP
Colocação dos departamentos na implantação
- área da implantação não delimitada
MIEEC/LEEC - Logística
Exemplo de Aplicação - CORELAP
Colocação dos departamentos na implantação :
- comprimento da área fabril =2*largura da área fabril
MIEEC/LEEC - Logística
Layouts
Apesar de no futuro muitas fábricas precisarem
de soluções de layout personalizadas, estes
devem ser robustos, flexíveis e ágeis.
Todos os projectos desenvolvidos nessa área
devem explorar novas maneiras de atingir este
objectivo
MIEEC/LEEC - Logística
Bibliografia
http://wps.prenhall.com/bp_krajewski_opsmgmt_7/0,9149,1373472-,00.html
www.dei.isep.ipp.pt/~jtavares/PhD_Tese/Resumo_PhD.htm - Capitulo 2
www.snc.edu/socsci/chair/333/bricks/Layout.html
www.siit.tu.ac.th/karndee/course/
Lee J. Krajewski, Larry P. Ritzman - Operations management : strategy and
analysis
Hyer, Nancy – Reorganizing the factory, competing through cellular
manufacturing
Immer, John R. - Layout Planning Techniques
www.ie.umn.edu/faculty/faculty/pdf/ngfl.pdf
MIEEC/LEEC - Logística