XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO
A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
ESTUDO DO ARRANJO FÍSICO DE UMA
MATALÚRGICA: LINHA DE
PRODUÇÃO DE CERCAS - ESTUDO DE
CASO
Angela Regina Bem (UTFPR )
[email protected]
Rafaella Moraes Scaravonatti (UTFPR )
[email protected]
Camila Candida Compagnoni dos Reis (UTFPR )
[email protected]
Paulo Sergio Naumann (UTFPR )
[email protected]
Observa-se atualmente uma necessidade das organizações de se
adaptarem de forma a estarem cada vez mais introduzidas no mercado
competitivo. A prática do estudo do layout ou arranjo físico na
produção pode acarretar em significativas mudançças e melhoras do
processo produtivo. Este trabalho apresenta uma análise no arranjo
físico da linha de produção de cercas de uma metalúrgica classificada
como microempresa no município de Medianeira - PR. Após análise do
processo produtivo, mediu-se o local e os equipamentos utilizados no
processo. A produção apresentava uma combinação de arranjo físico
por processo e posicional. Sugeriu-se que a empresa adotasse um
arranjo físico combinatório em linha e posicional, diminuindo
movimentos desnecessários, acelerando assim a produção.
Palavras-chaves: Layout; Arranjo em linha; Arranjo posicional.
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1 Introdução
O arranjo físico de uma empresa, ou layout, não é apenas a disposição dos seus
equipamentos e ferramentas, ele é uma das características mais significantes e evidentes
dentro de qualquer organização, pois pode influenciar de maneira positiva ou negativa no
modo como os recursos são transformados, no tempo de execução de cada operação, o que
por consequência se reflete nos lucros e produtividade das organizações. Porém, às vezes
são necessários elevados investimentos para construir ou alterar-se um layout produtivo,
como um rearranjo no chão de fábrica, mas em alguns casos apenas modificações pontuais
podem influir positivamente no processo produtivo, com investimentos irrisórios quando
comparados aos benefícios que as alterações acarretarão.
Existem quatro tipos básicos de arranjos físicos (celular, posicional ou em linha, por
produto e por processo) e ainda o arranjo físico misto, onde é utilizado mais de um tipo de
arranjo num único projeto. O arranjo físico da fábrica moderna teve início em Highland
Park, Michigan, onde Henry Ford e Charles Sorensen colocaram em prática a produção
em larga escala (LEE, 1998).
Assim, o presente artigo se propôs a estudar o processo produtivo de uma empresa
metalúrgica, com foco na linha de produção de cercas, que ,segundo o proprietário, é o
setor com maior demanda, a fim de contribuir para a melhoria do processo através da
aplicação de conhecimentos adquiridos na teoria e nas pesquisas realizadas na empresa.
2 Fundamentação teórica
Slack, Chambers e Johnston (2009) definem arranjo físico como o modo pelo
qual os recursos transformadores são posicionados em relação aos outros e como as várias
tarefas da operação estão alocadas nestes recursos transformadores.
Serão descritos a seguir os quatro tipos de arranjos físicos propostos pelos
autores: celular, por processo, posicional e por produto ou linha.
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Oliveira et al (2012) afirmam que a proposta de melhoria do arranjo físico consiste
em realizar correções na atual disposição de recursos da empresa, identificando o melhor tipo
de arranjo físico de modo a aumentar a eficiência da empresa.
2.1 Arranjo físico posicional
Segundo Slack, Chambers e Johnston (2002), no arranjo físico posicional os
recursos transformados não se movem entre os recursos transformadores, ou seja, quem
sofre o processamento fica estacionário enquanto pessoas e equipamentos se movem a
cada etapa.
Segundo Reinert (2001), neste caso fica mais fácil transportar equipamentos,
homens e componentes até o material imobilizado.
Algumas características deste tipo de arranjo físico: o processo produtivo
geralmente não é repetitivo, para um produto único, em quantidade pequena ou até
unitária e minimiza a quantidade necessária de movimento de produto (GAITER e
IRAZIER, 2001).
As vantagens do arranjo físico posicional é obter maiores níveis de flexibilidade de
mix de produto, alta variedade de tarefas para a mão de obra, redução do inventário em
processo e quando se tratar de um projeto de montagem ou construção, como por exemplo, a
construção de uma ponte ou a fabricação de um navio, é possível utilizar técnicas de
programação e controle, tais como: PERT e CPM, disponíveis em softwares bastante
acessíveis. Logo as desvantagens são altos custos unitários, complexidade na programação de
espaço ou atividades, baixa produtividade, estações de trabalho mais lentas, necessita de altos
investimentos em equipamentos e é sensível a variações do projeto inicial (JUNIOR et al,
2008).
Tompkins, White e Bozer (1996) citaram como principais vantagens desse
sistema: simplicidade, lógica e um fluxo direto como resultado; pouco trabalho em
processo e redução do inventário em processo; o tempo total de produção por unidade é
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baixo; a movimentação de material é reduzida; não exige muitas habilidades dos
trabalhadores; resulta num controle de simples produção.
2.2 Arranjo físico por processo
Nessa forma de arranjo físico todos os processos e equipamentos do mesmo tipo
são alocados numa mesma área e também operações e montagem semelhante são
agrupadas no mesmo local (MOREIRA, 2001).
Para Slack, Chambers e Johnston (2002) as necessidades e conveniências dos
recursos transformadores que constituem o processo dominam a decisão sobre o arranjo e
onde os processos similares são agrupados.
O arranjo físico por processo é caracterizado por possuir variedades de máquinas
de uso genérico. Neste tipo de layout as máquinas ou postos de trabalho são agrupados
segundo o tipo de operação que realizam, e as peças são movimentadas em lotes de um
setor para outro. A vantagem deste layout é a sua capacidade de produzir uma grande
variedade de produtos (BLACK, 1998).
O arranjo físico por processo, ainda segundo o autor é um ambiente favorável
para a produção em massa devido à sua capacidade de produzir uma grande variedade de
produtos, e sua flexibilidade para absorver alterações de demanda.
Devido a sua alta flexibilidade este arranjo físico trabalha na produção de uma
grande variedade de produtos em pequenos lotes, normalmente atendendo a pedidos
específicos de clientes (produção sob encomenda). Os equipamentos de fabricação são de uso
genérico e os trabalhadores devem possuir nível técnico relativamente alto para realizar tarefas
diferentes (JUNIOR, 2010).
Segundo Reinert (2001) como neste processo precisa-se realizar uma grande
variedade de processos de manufatura, são necessários equipamentos de fabricação de uso
genérico, e os trabalhadores devem ter nível técnico relativamente alto para que sejam
realizadas várias tarefas diferentes.
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As principais vantagens desse sistema, segundo Peinado e Graeml (2004), são:
grande flexibilidade para atender as mudanças do mercado; bom nível de motivação;
atendimento a produtos diversificados em quantidades variadas ao mesmo tempo; menor
investimento para instalação do parque industrial.
2.3 Arranjo físico celular
Slack, Chambers e Johnston (2002) definiram como sendo os recursos
transformados, após entrarem na produção são pré-selecionados para movimentar-se para
uma parte específica da operação, onde os recursos transformadores necessários estão
alocados. A célula pode encontrar-se dentro de um arranjo físico por processo ou produto.
Para Peinado e Graeml (2004), procura unir as vantagens do arranjo físico por
processo, com as vantagens do arranjo físico por produto. A célula de manufatura consiste
em arranjar somente em um local, máquinas diferentes que possam fabricar o produto
inteiro. O material se desloca dentro da célula buscando os processos necessários, porém o
deslocamento ocorre em linha.
Neste tipo de layout o material em processo é direcionado para a operação em
que ocorrerão várias etapas de seu processamento. A célula concentra todos os recursos
necessários para isso e pode ter os seus equipamentos organizados por produto ou por
processo. Com a célula procura-se confinar os fluxos (movimentação de materiais) a uma
área específica, reduzindo assim os efeitos negativos de fluxos intensos através de longas
distâncias (LEITE; DINIZ 2006).
Nesse arranjo 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 arranjos físicos existentes (LIMA et al, 2011).
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Para Peinado e Graeml (2004), as vantagens deste arranjo são: aumento da
flexibilidade quanto ao tamanho de lotes por produto; diminuição do transporte de
material; diminuição dos estoques; maior satisfação de trabalho.
2.4 Arranjo físico por produto ou linha
A definição dada por Slack, Chambers e Johnston (2002) é que o arranjo por
produto ou linha envolve a localização dos recursos transformadores segundo a melhor
conveniência do recurso que é transformado. Cada produto segue um roteiro pré-definido
de atividades que coincidem com a sequência na qual os processos foram arranjados
fisicamente.
O fluxo de produtos, informações ou clientes é muito claro e previsível neste tipo
de arranjo, fazendo-o de fácil controle. Geralmente a uniformidade dos requisitos de
produtos ou serviços determina a escolha deste arranjo (SLACK; CHAMBERS.
JOHNSTON, 2009).
Neste arranjo físico, a sequência de atividades a serem realizadas para transformar os
produtos, informações ou clientes é muito claro tornando-o relativamente fácil de controla, é
utilizado em produtos de produção em massa, nos quais é mais barato deslocar o produto do
que as máquinas e, ainda, o fluxo é muito claro e previsível, como por exemplo, na fabricação
de cotonetes, montagem de automóveis, programa de vacinação em massa (PISKE, 2008).
Como principais vantagens desse sistema, segundo Tompkins, White e Bozer
(1996), têm-se: simplicidade, lógica e um fluxo direto como resultado; pouco trabalho em
processo e redução do inventário em processo; o tempo total de produção por unidade é
baixo; a movimentação de material é reduzida; não exige muitas habilidades dos
trabalhadores; resulta num controle de simples produção.
3 Metodologia
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O estudo do arranjo físico neste trabalho foi realizado por observação da linha de
produção de cercas. Além desta observação foi realizada também a medição dos
equipamentos e ferramentas utilizados com uma trena de 5 metros, obtendo-se, assim,
dados para um melhoramento deste arranjo. Para o desenho do layout da indústria foi
usado o programa SketchUp 8.
4 Estudo de caso
A empresa estudada neste artigo é caracterizada como uma microempresa, contando
com apenas 3 funcionários, e está localizada no município de Medianeira – PR. O ramo de
negócios é o setor metalúrgico, operando com encomendas e produtos padronizados.
O estudo de melhoramento do arranjo físico será aplicado à linha de produção de
cercas metálicas, pois segundo o proprietário é onde se concentram a maioria dos pedidos,
e, por conseguinte, de produção.
O fluxo da fabricação de cercas está descrito na Figura 1:
Figura 1 – Fluxo do processo de fabricação
Corte
(barras)
Confecção da
cerca
Acabament
o/Pintura
Entreg
a
Fonte: Autores (2013)
De acordo com o que foi apresentado na Figura 1, percebe-se através do fluxo do
processo que o arranjo físico da área possui características de um arranjo por processo, em
que as peças se movem de acordo com o tipo de operação que é desenvolvida, a confecção
da cerca, entretanto, apresenta características de um arranjo posicional, pois se utiliza os
equipamentos para a confecção no local onde as barras se encontram (cavalete). O
processo inicia-se com o corte das barras de aço 1020 (com angulação ou sem), em
seguida para a confecção da cerca, os pedaços das barras são agrupados e soldados, e após
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a junção das partes, a cerca é lixada, eliminando-se assim as imperfeições (rebarbas,
pingos de solda, etc), logo em seguida a cerca segue então para a pintura, descanso e
entrega ao cliente.
O processo de produção de cercas está descrito na Figura 2.
Figura 2 – Processo de produção de cerca
Fonte: Autores (2013)
Onde a operação 1 representa a chegada da matéria prima; 2, representa a matéria
prima sendo armazenada em estoque; na operação 3 a matéria prima pode ser direcionada
para o corte reto ou em ângulo, dependendo do pedido; na 4 esta matéria prima é levada
aos cavaletes onde ela é processada, recebe a solda, furos, dobras se forem necessárias e a
etapa de lixar a cerca; na operação 5 ela é levada para a área de pintura; na 6 é efetuada a
pintura; nas 7 e 8 a cerca é expedida.
Equipamentos como a furadeira de mão e lixadeira são equipamentos utilizados
com grande frequência, ficam dispostos no chão, dificultando o trabalho do operador
quando estes equipamentos são necessários. A proposta é que estes equipamentos fiquem
dispostos em um bancado móvel (carrinho) de maneira que o operador possa movimentálos na posição que atenda as suas necessidades, melhorando assim a ergonomia e
possibilitando uma economia de tempo. Além disso, a organização dos equipamentos pode
afetar diretamente na produtividade, pois a utilização de uma bancada móvel facilitará o
acesso aos equipamentos.
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Figura 3 – Estoque e equipamentos não utilizados.
Fonte: Autores (2013)
A Figura 3 apresenta a disposição do estoque e alguns equipamentos que não são
mais utilizados na produção das cercas. Um destes equipamentos, por exemplo, é uma
balança que era utilizada quando se realizava a compra da matéria prima por quilo, a qual
hoje em dia é adquirida por barra. No mesmo ambiente encontra-se um compressor que
não é utilizado na metalúrgica, e sim para eventuais serviços in loco. A armazenagem de
produtos para a pintura das cercas também se encontra no ambiente mostrado na Figura 3,
próximos à porta de acesso à rua. Os materiais armazenados para a pintura dos produtos
acabados, podem ser deslocados para onde o procedimento é realizado, agilizando e
organizando os movimentos, tornando também, ergonomicamente correto, pois será
economizado o movimento de levar as tintas para a área de pintura.
Juntamente com a produção das cercas, a empresa realiza também a fabricação de
grades para janelas, algumas outras peças de aço 1020 e ainda chaminés para fogões a
lenha, que utilizam ferro galvanizado. Apesar da produção de cerca ser a atividade que
apresenta a maior demanda de mão de obra e equipamentos na metalúrgica atualmente,
não ocorre acúmulo deste serviço. Deste modo, sua manufatura não necessita de muito
espaço, como pode ser observado na Figura 4.
Figura 4 – Produção das cercas
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Fonte: Autores (2013)
Para facilitar e economizar tempo na produção das cercas sugere-se que a produção
siga um arranjo físico do tipo em linha, seguindo do estoque até a pintura. Para que tal
modificação seja realizada, se faz necessário à realocação dos equipamentos não utilizados
diretamente na linha de produção da cerca mostrados na Figura 3 para a área atualmente
destinada para a produção das cercas (Figura 4) e consequentemente todo material,
equipamentos e bancadas utilizados na produção das cercas mostrado na Figura 4 serão
transferidos para área livre gerada pela realocação dos equipamentos desnecessários para a
produção (Figura 3).
Esta nova sugestão de arranjo físico do processo produtivo das cervas pode ser
visualizado na Figura 5.
Figura 5 – Proposta de arranjo físico
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Fonte: Autores (2013)
Observa-se na Figura 5 que a mudança proposta diminui o trajeto de manuseio das
cercas em produção, o que pode gerar uma economia de tempo e de espaço percorrido.
As operações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8 continuam as mesmas, acrescenta-se apenas a
seta 9, que representa, assim como a 7 e 8, a expedição do produto.
5 Considerações Finais
As características que um arranjo físico deve conter variam de acordo com o
produto em questão. A etapa estudada na metalúrgica apresentava uma combinação de
arranjo físico por processo, encontrado na produção da cerca, e arranjo físico posicional
para os demais produtos.
Com a proposta sugerida, o processo apresentaria as características de um arranjo
sequencial, ou seja, por linha, em vez do arranjo por processo. A mudança apresenta
vantagens como a simplicidade de movimentos e de fácil sequencia o que acarreta em
formas mais eficazes de controle.
A uniformidade dos requisitos do produto estudado – cerca – nos direciona para as
mudanças propostas. Os demais produtos confeccionados na indústria não necessitam de
adequação do arranjo físico, pois o arranjo atual se adequa as necessidades destes produtos
e também pelos mesmos serem fabricados em menor escala.
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A diminuição da movimentação, bem como melhor organização do espaço, foram
os pontos principais da melhoria, tanto para o processo como um todo, bem como para os
realizadores das tarefas, representando uma possível vantagem em relação aos
concorrentes, de modo que a empresa estudada possa se manter de forma mais competitiva
no mercado.
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LEE, Quaterman. Projeto de instalações e local do trabalho. 1ª São Paulo: IMAM, 1998.
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LEITE, R.L.; DINIZ, A.M.F. Estudo do arranjo físico: o caso do gargalo de produção na
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MOREIRA, Daniel Augusto. Introdução à Administração da Produção e Operações. São
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OLIVEIRA, L. de; BOHN, C.; GEITENES, S.; YUI, K. P.; GIEHL, F. K. Estudo de caso:
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Tempermed – Medianeira/Paraná. Ponta Grossa, PR, Brasil, 2012.
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PISKE, F.B. A influência do arranjo físico nos desperdícios de uma fábrica de máquinas
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SLACK, N.; CHAMBERS, S.; JOHNSTON, R. Administração da Produção. Tradução
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TOMPKINS, James A., WHITE, John A., BOZER, Yavuz A. Facilities Planning. 3ed. New
York: Jonh Willey, 2003.
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