P&D em Engenharia de Produção, Itajubá, v. 10, n. 1, p. 36-49, 2012
Aumento da eficiência produtiva através da
redução do tempo de setup: aplicando a troca
rápida de ferramentas em uma empresa do setor
de bebidas
Increasing production efficiency by the setup time reduction:
applying the single-minute exchange of die on a company the
beverage industry
Djalma Araújo Rangel 1
Liane Márcia Freitas 1
Onildo Ribeiro de Assis II 1
Tiago Pinto do Rêgo 1
RESUMO: a globalização do mercado, o desenvolvimento tecnológico e a maior exigência dos
consumidores em aspectos como custo e prazo obrigam as empresas a fazerem melhor uso de
seus recursos e assim aumentar sua eficiência produtiva para que se mantenha de forma
competitiva no mercado. Buscando aumentar a eficiência da produção, foi desenvolvida uma
metodologia por Shingo, chamada Troca Rápida de Ferramentas (TRF), que visa reduzir o tempo
de preparação da máquina ou tempo de setup, por ser uma operação que mantém o processo
parado, logo ineficiente. Observando tal importância, este artigo tem como objetivo apresentar os
resultados obtidos através da aplicação da metodologia TRF na operação de setup de uma
empresa do setor de bebidas, apresentando a situação anterior e posterior às modificações
implementadas, finalizando com a comparação entre os dois momentos. De uma forma geral, a
utilização da metodologia da TRF na empresa permitiu, além da redução do tempo de setup em
aproximadamente 30%, a redução dos erros que ocorriam devido à má execução da mesma,
reduzindo assim o nível de desperdício e os custos associados a este. Também foi reduzido o
tempo em que a produção permanecia parada para correção dos erros ocorridos no setup,
aumentando assim a capacidade produtiva da empresa.
Palavras-chave: Metodologia TRF; eficiência produtiva; setor de bebidas.
ABSTRACT: The globalization of markets, technological development and increased consumer
exigency in areas such as cost and time obligate the companies make better use of their resources and
thus increase their productive efficiency to maintain themselves in a competitive position on the
market. Seeking to increase production efficiency, a methodology was developed by Shingo, called
single-minute exchange of die (SMED), which aims to reduce the preparation time or the machine
setup time, because it is an operation that keeps the process stopped, then, inefficient. Noting its
importance, this article aims to present the results obtained by applying the SMED methodology in
the setup operation of a company in the beverage sector, with the situation before and after the
modifications implemented, ending with a comparison between the two moments. In general, the use
of the SMED methodology in the firm allowed, besides the reduction of setup time by approximately
30%, the reduction of the errors that occurred due to poor accomplishment of it, thus reducing the
level of wastage and costs associated to this. Also was reduced the time that the production used to
keep out of work for correction of errors in the setup operation, thus increasing the productive
capacity of the company.
Keywords: SMED methodology; productive efficiency; the beverage industry.
1 Universidade Federal de Paraíba
[email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]
Aumento da eficiência produtiva através da redução do tempo de setup...
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1. INTRODUÇÃO
A globalização do mercado, o desenvolvimento tecnológico e a maior exigência dos consumidores em
aspectos como custo e prazo obrigam as empresas a fazerem melhor uso de seus recursos e assim
aumentar sua eficiência produtiva para que se mantenha de forma competitiva no mercado. Segundo
McIntosh et al. (2007) a capacidade de mudança rápida é amplamente reconhecida como um requisito
essencial para a flexibilidade e agilidade na fabricação de pequenos lotes. E conforme Mileham et al
(1999) essa característica de efeito rápido na transição de uma linha de produção, de um produto para
outro, aumenta também a capacidade de resposta da empresa vista as necessidades do mercado e
atribuindo níveis consideráveis de liderança.
Esse aumento de eficiência pode ser obtido através da aplicação de algumas ferramentas ou técnicas. Uma
forma de aumentar a eficiência, segundo Singh e Khanduja (2009), é através da redução do tempo de
setup da máquina. O setup é uma atividade de preparação da máquina antes de iniciar a produção de
qualquer produto, porém enquanto esta não é concluída, o processo se mantém parado, logo ineficiente.
Segundo Sousa et al. (2009) o setup é um exemplo típico de resíduos, sem qualquer valor agregado e
portanto, deve ser reduzida para o valor mais baixo possível. Conforme Cakmakci (2009), quanto menor
for o tempo de preparação da máquina, menor poderá ser o tamanho do lote produzido, logo maior será a
eficiência.
Como forma de reduzir o tempo de setup, Shigeo Shingo desenvolveu uma metodologia chamada Single
Minute Exchange of Die (SMED), conhecida no Brasil como Troca Rápida de Ferramentas (TRF). Shingo
(2008) define TRF como um conjunto de técnicas visando a redução do tempo de setup para menos de dez
minutos, possibilitando assim uma produção com nível de estoque reduzido, aumento de taxas de
utilização da máquina, menor índice de erros de setup, melhoria de qualidade, entre outros ganhos.
Agustin e Santiago (1996) lembram que podem existir algumas configurações que não são capazes de
serem completadas em 10 minutos, porém este é o objetivo do sistema como forma de reduzir o máximo
possível do tempo de preparação.
Patel, Shaw e Dale (2001) fizeram um levantamento de uma série de estudos de caso detalhando como a
metodologia de Troca Rápida de Ferramentas foi utilizada, como exemplo está o processo de fabricação da
argamassa por Dvorak 1998 e Snell e Atwater em 1996 que teve como foco o estudo em empresas que
envolviam componentes de grandes lotes de produtos.
Observando a importância da redução do tempo de setup para aumento da eficiência produtiva, este
trabalho tem como objetivo apresentar a aplicação da metodologia TRF proposta por Shingo (2008) na
operação de setup de uma empresa do setor de bebidas, buscando-se alcançar os vários benefícios
oferecidos pelo uso desta metodologia que, de maneira geral, possibilitem o aumento da eficiência da
empresa. Neste intuito, a partir de visitas à empresa, foram realizadas entrevistas informais com os
funcionários, incluindo os responsáveis pela realização do setup, além de terem sido efetuadas
observações in loco e cronometragem do processo descrito e do processo melhorado, a fim de que fosse
possível mensurar os ganhos obtidos.
Para o atendimento do objetivo pretendido, este trabalho inicia com uma revisão bibliográfica
apresentando conceitos sobre o estudo de tempos e movimentos e Troca Rápida de Ferramentas (seção
2). Em seguida são descritos os procedimentos metodológicos para obtenção do objetivo deste trabalho
(seção 3), seguido da aplicação da TRF, onde é apresentada a situação em que se encontrava inicialmente,
e também posteriormente às modificações realizadas e os resultados obtidos (seção 4). E finaliza com as
conclusões possíveis com a análise dos dados (seção 5).
2. ESTUDO DE MÉTODOS E TEMPOS
O estudo de métodos e tempos, também conhecido pelos termos Engenharia de Métodos, Projeto de
Trabalho ou Estudo de Trabalho, é definido segundo Barnes (1990) como um estudo sistemático dos
sistemas de trabalho com o objetivo de tornar uma determinada operação eficiente e padronizada. Este
estudo é dado através do desenvolvimento e padronização de um método melhorado de realizar a
operação, determinação do tempo gasto para realizá-la e orientação ao treinamento do trabalhador no
método desenvolvido. Este estudo objetiva racionalizar o método de trabalho, de maneira que, ele ocorra
com o uso mais eficiente de recursos produtivos, notadamente, o uso da mão-de-obra.
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Rangel et al.
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Para que tais objetivos sejam alcançados, podem-se identificar três fases principais: descrição e análise do
método de trabalho, padronização do novo método e, por fim, a determinação do tempo-padrão. A fase de
Padronizar a operação trata de, após ter sido selecionada a melhor solução, dividir a operação em
trabalhos específicos, os descrevendo detalhadamente. Na descrição devem ter definidos conjunto de
movimentos do operador, dimensões, forma e qualidade do material, equipamentos. Após padronizar a
operação, determina-se o número-padrão de minutos que uma pessoa qualificada, treinada e com
experiência gasta para executá-la trabalhando em ritmo normal. O método mais utilizado para a medição
do trabalho humano é a cronometragem. Após todas as fases anteriores, o operador é treinado para que
ele realize a operação seguindo o método estabelecido.
O desenvolvimento do estudo de tempos e movimentos teve como objetivo melhorar as operações
relacionadas diretamente com as atividades produtivas. Buscando este mesmo objetivo, em 1950, em um
estudo realizado na planta Mazda da Toyo Kogyo em Hiroshima, visando eliminar os gargalos causados
por grandes prensas e aumentar sua capacidade, Shigeo Shingo observou que a limitação do seu uso era
definida por uma operação de setup e não uma por operação produtiva. A partir disso, começou a
desenvolver uma metodologia analítica que objetivava racionalizar o método utilizado para a realização
dos setups, sendo concluída em 1969. Esta metodologia segue descrita no próximo item.
2.1. TRF – Troca Rápida de Ferramenta (SMED - Single Minute Exchange of Die)
Com a necessidade de aumentar a eficiência produtiva, especificamente voltada para o método de
realização de setups, Shingo (2008) desenvolveu uma metodologia que foi popularizada por SMED e que
no Brasil foi denominada de TRF (Troca Rápida de Ferramentas), esta que visa reduzir o tempo das
operações de setup.
O setup segundo Moura (1996) é o tempo decorrente para que todas as tarefas necessárias desde o
momento em que se tenha completado a última peça do lote anterior até o momento em que se tenha
fabricado a primeira peça do lote seguinte. Seguindo a mesma definição, Black (1991) delimita como
sendo o tempo desde a última peça produzida com qualidade boa até a primeira peça em mesmo estado de
adequação do próximo setup.
Shingo (2008) identificou que as operações de setup podiam ser de dois tipos: setup interno e setup
externo. Classificam-se em Setup Interno as operações que só podem ser realizadas quando a máquina
estiver parada e em Setup Externo as operações que podem ser realizadas com a máquina em
funcionamento. Para Shingo (2008) o setup ainda pode ser dividido em quatro funções, conforme
apresentada na Tabela 1. Nesta, observa-se que, a maior parcela de tempo dentro de toda atividade de
setup corresponde aos testes e ajustes, bem como na preparação das ferramentas e toda matéria-prima
necessárias ao setup.
Tabela 1 - Operações do Setup
Operação
Preparação, ajustes pós-processamento e
verificação de matéria-prima, matrizes, guias
etc.
Montagem e remoção das matrizes etc.
Centragem, dimensionamento e
estabelecimento de outras condições.
Corridas de testes e ajustes.
Proporção de
Tempo
30%
5%
15%
50%
Fonte: Adaptado de Shingo (2008)
Segundo Harmon & Peterson (1991), a redução do tempo gasto em setup é uma condição necessária para
diminuir o custo de sua preparação, sendo importante esta redução por três razões: primeiro se refere ao
fato da possibilidade do custo de setup ser de grande valor, se positivo os lotes de fabricação tendem a
tamanhos maiores, o que aumenta a despesa em estoques. Contrariamente, quando se tem reduzidos
tempos de setup, obtêm-se um aumento no tempo de operação do equipamento; e por fim as técnicas mais
eficientes de troca de ferramentas encurtam as possibilidades de erros na regulagem dos equipamentos.
Aumento da eficiência produtiva através da redução do tempo de setup...
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A Troca Rápida de Ferramentas, de acordo com Black (1991), é um método científico baseado na análise
de tempos e movimentos relativos às operações de setup e tudo que estiver incluído neste período de
tempo é objetivo de melhoria a ser realizada através da TRF. De forma análoga os autores Fagundes e
Fogliatto (2003) definem como sendo uma metodologia para redução dos tempos de preparação e
aumento na agilidade do ajuste em equipamentos, possibilitando a produção econômica em pequenos e
médios lotes em menos tempo por meio da minimização ou eliminação das perdas relacionadas ao
processo de troca de ferramentas. Moxham e Greatbanks (2001) afirmam que a existência deste método
decorre das dificuldades encontradas em ambientes de produção de diversificada, produção de baixo
volume. Estas dificuldades são essencialmente o aumento do número de setups de máquinas necessárias
para produzir uma variedade de bens em lotes pequenos.
Conforme Moura (1996) a TRF propõe a eliminação de todos os passos dispensáveis, melhorar os passos
essenciais para a regulagem da máquina e a padronizar o modelo escolhido. Portanto a TRF é
fundamental, segundo Idrogo et al. (2008) para a obtenção da qualidade necessária à manutenção da
estratégia competitiva da empresa em relação aos clientes e mercados.
Além da redução dos tempos de setup, a aplicação do sistema TRF permite, conforme Shingo (2008),
ilustrado no Quadro 1.
Quadro 1 – Vantagens visualizadas pelo uso da TRF
Vantagem
Produção sem estoque
Aumento das taxas de
utilização de máquina e
capacidade produtiva
Eliminação dos erros de
setup
Qualidade melhorada
Maior segurança
Housekeeping
simplificado
Menores despesas
Preferência do operador
Menor exigência de
qualificação
Tempo de produção
reduzido
Aumento da
flexibilidade de
produção
Eliminação de
paradigmas conceituais
Motivo
Pedidos de baixo volume e alta diversificação podem ser realizados em pequenos lotes
devido ao tempo reduzido de setup, não gerando estoques.
Com a redução do tempo de setup, os índices de utilização da máquina e a produtividade
aumentam.
Com a eliminação de operações experimentais é reduzida a incidência de efeitos.
As condições operacionais são reguladas com antecedência melhorando a qualidade.
Operações se tornam mais seguras devido a sua simplicidade.
O número de ferramentas necessárias é reduzido devido à padronização do setup.
Aumenta a produtividade diminuindo o custo.
Devido à simplicidade e rapidez do setup, não há razões para evitá-la.
A simplicidade das operações de setup elimina a necessidade de mão-de-obra qualificada
Com a redução de tamanho do lote, reduz também o tempo que um lote inteiro espera
para ser processado e o tempo que cada peça do lote espera para a conclusão do restante
das peças do mesmo lote.
Permite responder rapidamente a mudanças da demanda.
O aumento do número de setup não significa menor produtividade.
Fonte: Adaptado de Shingo (2008)
2.2. Técnicas para aplicação da TRF
A Troca Rápida de Ferramentas tem como objetivo principal a redução e a simplificação do setup por meio
da redução ou até a eliminação das perdas relacionadas a esse tipo de operação. Porém, conforme Singh e
Khanduja (1998), a TRF é aplicada a um recurso não-gargalo, então é de valor limitado porque os recursos
não-gargalo já estão ociosos e trabalhando com capacidades superiores, portanto só deve ser aplicado aos
recursos gargalo que têm menor capacidade do que o necessário e precisam de atenção imediata. De
acordo com essa função, foram estabelecidas diversas técnicas ao longo dos anos, todas tendo como base a
metodologia primária da TRF.
Dessa forma, a primeira metodologia foi estruturada por Shingo (2008), no qual define uma visão
inicialmente estratégica que sugere a minimização das perdas decorrentes da troca de produtos em uma
operação: estratégias envolvendo habilidades, onde os procedimentos eficientes no setup resultam do
conhecimento empírico do operador ou preparador sobre o equipamento e de suas habilidades e
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Rangel et al.
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experiências nas tarefas inerentes ao procedimento; e estratégias envolvendo o tamanho do lote, que
podem ser variantes de acordo com o tempo e o custo de setup. Após a definição estratégica, Shingo
(2008), apresenta no Quadro 2 quatro estágios conceituais para implantação destas estratégias.
Quadro 2 - Estágio Conceituais da melhoria de Setup
ESTÁGIOS
Estágio Inicial
Estágio 1: Separando Setup Interno e
Externo
Estágio 2: Convertendo Setup Interno
em Externo
Estágio 3: Racionalizando todos os
aspectos da operação de setup
Fonte: Shingo (2008)
CONCEITO
Estudam-se detalhadamente as condições atuais de chão de fábrica através da
cronometragem, amostragem, etc.
Classificação das operações de setup em setup interno ou setup externo, ou seja,
definem-se as atividades que são realizadas com a máquina parada ou com a
máquina em funcionamento.
Análise das atividades classificadas visando a conversão, se possível, das
atividades de setup interno em atividades setup externo.
Realizar esforços para a racionalização das operações de setup com o objetivo
de reduzir o tempo de setup interno e de reduzir as falhas de setup externo.
Os quatro estágios apontam que a TRF é composta por duas linhas principais, a análise e a implementação,
diferenciando as operações de setup interno e externo e a racionalização das operações. Para a redução do
tempo de setup e aplicação dos estágios conceituais citados anteriormente, Shingo (2008) propõe o uso de
oito técnicas. A técnica 1 corresponde ao primeiro estágio da TRF, a técnica 2 ao segundo estágio e as
técnicas de 3 a 8 referem-se ao terceiro estágio. São elas:
•
Separação de operações de setup interno e externo: identificação de todas as atividades e
determinação das operações a serem executadas com a máquina parada (setup interno) e com a
máquina em funcionamento (setup externo);
•
Converter setup interno em externo: reexaminar e analisar criteriosamente as operações verificando
se foi classificada corretamente e buscar meios para converter operações internas em externas;
•
Padronizar a função, não a forma: ao unificar a forma, a produção encarece devido ao fato de todas as
peças terem que se adequar ao tamanho da maior, como solução satisfaz padronizar os locais de
encaixe ou engate;
•
Utilizar grampos funcionais ou eliminar os grampos: substituição de parafusos, que demandam
bastante tempo para fixação e retirada, para peças de fácil encaixe ou fixação de único toque;
•
Utilizar dispositivos intermediários: algumas peças precisam de um fino ajuste na máquina, gerando
setup interno, porém pode ser resolvido com a aplicação de gabaritos padronizados para realizar o
setup externamente ou com a construção de outra base de produção para a mesma máquina que
posteriormente será fixado na máquina;
•
Adotar operações paralelas: enquanto a máquina realiza uma tarefa de setup um operador executa
enquanto outros operadores realizam tarefas diferentes simultaneamente, todos com o objetivo de
por a máquina em funcionamento, reduzindo perdas de deslocamento e reduzindo as horas-homem
no setup;
•
Eliminar ajustes: tornar desnecessário os ajustes e calibragens para trocas, podendo ser substituídos
por interruptores de curso e gabaritos;
•
Mecanização: aconselhável para máquinas de grande dimensão, a automatização das operações reduz
o custo da troca, porém é necessário um investimento inicial sendo aconselhada após a aplicação das
técnicas anteriores.
Assim que a chave para TRF, segundo King (2009) está em analisar tudo o que acontece durante a
passagem, compreendendo o que pode ser movida para ser feito em setup e como as tarefas internas
restantes internas podem ser simplificados, eliminadas ou , talvez, feitas em paralelo.
Em relação à metodologia proposta por Shingo, Sugai, Mcintoshi e Novaski (2007) sugerem perspectivas
relevantes nas atividades de setup como a interferência da sequência de peças, as perdas durante os
períodos de desaceleração e aceleração e pontos relacionados quanto melhorias em projeto (design for
changeover). Fagundes e Fogliatto (2003) aludem também a um complemento que indique o tempo de
setup, antes e depois da implantação, ou pelo cálculo do lote econômico de produção. Harmon e Peterson
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(1991) propõem uma classificação das operações de setup em três tipos: mainline (ou principais) que
correspondem ao setup interno; offline (ou secundárias) correspondentes ao setup externo; e por fim as
operações desnecessárias que não contribuem para a melhoria e que devem ser eliminadas. Gilmore e
Smith (1996) apresentaram a proposta da possibilidade das técnicas serem aplicadas sem uma sequência
estabelecida, sendo definido de acordo com o mais apropriado para o problema em questão.
Outras metodologias para Troca Rápida de Ferramentas também foram apresentadas por Monden (1993),
Kannenberg (1994), Hay (1987) e Black (1991), apresentadas a seguir:
•
A proposta de Monden (1993) está definida nas estratégias de distinção das ações de setup interno e
externo; eliminação de ajustes por meio de estudos na fase de projeto e busca de padronização das
ferramentas; e eliminação do processo de troca de ferramentas por meio da intercambiabilidade entre
peças e produção paralela de várias peças. Em relação às técnicas de implantação, a diferença em
relação à proposta de Shingo, está em padronizar unicamente as peças necessárias à redução do
tempo de troca da ferramenta, confrontando o custo do investimento com a redução do setup;
•
Hay (1987) também inicia sua proposta considerando como primeira etapa o compromisso da alta
gerência. A segunda etapa menciona a escolha do processo a ser melhorado, passando pela terceira
etapa referente à escolha de uma equipe multidisciplinar responsável pela melhoria. A quarta etapa se
assemelha a Shingo ao tratar sobre a separação de setup interno e externo, conversão de setup
interno em externo e eliminação de ajustes, tendo como quinta e última etapa a garantia da fluência
das operações eliminando problemas encontrados nas atividades, como a falta de ferramentas;
•
Kannenberg (1994) divide os métodos em níveis estratégico, tático e operacional. No nível estratégico
o autor inicia sua proposta defendendo a idéia da alta gerência estar comprometida com a
implantação da TRF de forma a garantir o sucesso, em sequência à formação de uma equipe
responsável pelo planejamento e controle da implantação finalizando o nível com uma avaliação do
processo produtivo em relação ao crescimento esperado. O nível tático refere-se à divulgação das
políticas da empresa a médio e longo prazo sobre investimentos, projetos e metas. O nível operacional
não difere das técnicas dois a oito propostas por Shingo;
•
Black (1991) divide sua proposta em sete passos: o primeiro consiste em determinar o método
existente utilizando a análise das operações com o estudo de tempos e movimentos relacionados ao
setup; os passos 2, 3 e 4 (separar os elementos internos e externos, migração de setup interno em
externo e racionalizar elementos internos) correspondem ao estágio 2 e 3 de Shingo; os passos 5, 6 e
7 (análise dos métodos utilizados, padronização e eliminação de ajustes e extinguir o setup,
respectivamente) detalham o estágio 4.
O Quadro 3 apresenta um comparativo das propostas metodológicas desenvolvidas por todos os autores
mencionados anteriormente.
3. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
Essa pesquisa pode ser classificada como metodológica, pelo fato de utilizar métodos ou procedimentos já
explicitados anteriormente. No caso específico explorado será implementada a metodologia conhecida por
troca rápida de ferramentas (TRF) desenvolvida por Shingo originalmente em 1969. A pesquisa também é
intervencionista, pois teve como objetivo alterar a situação encontrada relativa ao tempo de setup em uma
empresa produtora de bebidas, especificamente no processo de envase de bebidas, onde existia a
ocorrência de um elevado setup em uma máquina cuja função é posicionar as garrafas, onde se observou
que além de ser grande o tempo de setup, havia muitas perdas de material devido aos erros ocorridos nas
operações de setup.
Como meio para o desenvolvimento deste trabalho foi utilizado um estudo de caso, realizado nesta
empresa do setor de bebidas, em que a coleta de dados, foi possível a partir de visitas in loco, a fim de
conhecer o método de realização de setup tradicional. Além disso, nestas oportunidades foram realizadas
entrevistas informais com os funcionários que estavam diretamente envolvidos na realização do setup, no
intuito também de melhor perceber o método utilizado.
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Rangel et al.
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Quadro 3 - Comparativo entre propostas metodológicas
Shingo (2008)
Modem (1984)
Hay (1992)
Kannenberg
(1994)
Black (1998)
Sistemática
e principais
contribuições
do autor
Criação da
metodologia SMED
através de quatro
estágios conceituais
e oito técnicas
Segue Shingo nos
quatro estágios
conceituais e seis
técnicas
Ênfase na equipe de
liderança. Método em
nove etapas
Método em nove
etapas dividido
em estratégico,
tático e
operacional
Método em sete
etapas; ênfase
no estudo de
tempos e
movimentos
Criação do
ambiente
favorável à
implantação
de TRF
Parte do
pressuposto da
existência do STP
-
Procura envolver a
alta administração,
time de projeto e
treinamento
Procura envolver
a alta
administração
-
Questões
Autores
Determinação
do método existente
Separação
setup interno
e externo
Conversão
setup interno
em externo
Estágio preliminar,
cronoanálise,
entrevistas e
filmagem
Corresponde ao
estágio 1, uso
de check list,
organização e
eliminação de
transporte
Estágio 2, consiste
na análise das
atividades
realizadas,
aplicando técnicas
de melhoria
Idem a Shingo
Considerado o
conceito de maior
importância pelo
autor
Estudo de
tempos
e movimentos
Uso das
técnicas
propostas
por Shingo
Uso das técnicas
propostas por Shingo
e Monden
A conversão do
setup interno para
externo é analisada
junto à
padronização de
funções
Estágio 3, aplicando
técnicas específicas
de melhoria
Propõe 5 técnicas
para melhoria
Estudo de sistemas de
fixação e redução de
movimentos
Padronizar práticas
de setup
A cada nova
melhoria, no chão
de fábrica conforme
método científico
Sem grande ênfase
neste tópico
Preocupa-se com a
fluência das
atividades e a
repetibilidade
Eliminar
ajustes
Abordado na
racionalização de
atividades
Ênfase por optar
pela eliminação de
ajuste desde início
do projeto
Auto-posicionamento
de ferramentas;
eliminar corridas de
teste
Idem a Shingo
-
Através da
mecanização e
intercambialidade
de ferramentas
-
Propõe a
análise
de viabilidade
econômica para
eliminação
de setup
Eliminar
setup
Uso das técnicas
propostas por
Shingo e Monden
Análise dos
métodos e
eliminação
de ajustes
Uso da
documentação
obtida no
processo
(check list,
filmagens)
Racionalização
de atividades
Fonte: Wiese (2007)
A partir desta fase de mapeamento, passou-se para o processo de análise de dados, momento em que
foram aplicados os quatro estágios da metodologia desenvolvida por Shingo (2008), a fim de que fosse
possível a partir destas análises, propor um método melhorado para a execução da atividade de setup, e
com isso, alcançar todas as vantagens associadas a esta metodologia.
4. ESTUDO DE CASO
A seguir será apresentado como se realiza o processo de envase de bebidas na empresa estudada,
seguindo com a aplicação da metodologia TRF proposta por Shingo (2008) e os resultados obtidos através
dela.
4.1. Processo de envase de bebidas
O processo de envase de bebidas se inicia com a saída das pré-formas do almoxarifado, transportadas em
caixas por empilhadeiras até o setor SIDEL, onde a caixa de pré-formas é destampada e logo depois a
própria maquina puxa a caixa e derruba em um recipiente interno da mesma. Na máquina as pré-formas
Aumento da eficiência produtiva através da redução do tempo de setup...
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passam pelo forno, e logo depois passam por um processo de sopragem, tomando o formato de garrafa. Ao
sair da máquina, as garrafas são transportadas por esteiras até os silos, cada silo é destinado a garrafas de
formatos distintos e serão acionados de acordo com a programação da produção. Na extremidade inferior
do silo há um funil que despeja as garrafas em outra esteira que alimenta a POSIMAT (posicionadora de
garrafas), onde são posicionadas de gargalo pra cima, e levadas através de túnel de vento até a enchedora,
passando por um processo de higienização e logo depois são envasadas e recebem a tampa. Ao sair da
cabine de envase, são transportadas através de esteira até a rotuladora, recebendo o rótulo de acordo com
produto específico, sendo em seguida transportadas por esteira até a empacotadora, formando pacotes de
12 garrafas para os formatos, 500ml, 330ml, e 250ml. No caso dos formatos 2000ml e 1500ml são
formados pacotes de 6 garrafas. Em seguida os pacotes são levados até o estoque de produtos acabados,
onde são inspecionados e liberados para logística.
Analisando o sistema de produção verificou-se que a empresa não envasa todos os seus produtos ao
mesmo tempo, de modo que, o processo pode ser classificado como discreto em lotes, fato este que indica
a necessidade da ocorrência de setups na troca dos produtos. A empresa segue a uma programação
estabelecida pelo setor de logística, setor que engloba a atividade de PCP na empresa, e por isso, é
responsável pela programação da produção da empresa.
Analisando os setups das máquinas desse processo, verificou-se um tempo excessivo de troca de produtos
na Posimat e um alto índice de erro de setup, possuindo o maior tempo consumindo aproximadamente 67
minutos para a troca de linha, mostrando a necessidade na melhoria do setup dessa máquina. A máquina
pode ser visualizada na Figura 1.
Fonte: Site Posimat
Figura 1 - Máquina Posimat
4.2. Estágio Inicial
Observando o setup da máquina, foi notado que o mesmo possuía várias operações que poderiam ser
melhoradas, além disso, foram medidos os tempos médios de cada uma delas, conforme é apresentado na
Tabela 2.
Tabela 2 - Tempo médio das atividades de Setup encontrado
OPERAÇÕES
1.
Parada de Máquina
2.
Trocar Funis e Berços
3.
Trocar dos Copos
4.
Regular Altura da Chapa da Guia
5.
Regular Guias
6.
Ajustar Altura do Transferar
7.
Ajustar Laterais do Transferar
8.
Ajustar Velocidade dos Extratores e da Máquina
TOTAL
TEMPO (min)
0,83
41,0
4,38
1,08
1,75
6,17
6,13
6,17
67,51
No método da atividade de setup observada na empresa nesta máquina, um único operador realiza todas
as atividades de setup da máquina. Observando as operações e tempos ilustrados na Tabela 2 percebeu-se
que:
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•
O tempo de parada de máquina compreende o tempo que a máquina necessita para parar de girar e
seja possível iniciar as atividades seguintes do setup;
•
A troca de funis (Figura 2) e berços (Figura 3) trata da substituição dessas peças de acordo com as
dimensões das garrafas do tipo de produto que será produzido. Nessa atividade, o operador, após a
parada da máquina, transportava os berços de cinco em cinco a serem substituídos, localizados em
uma estante, e apenas após carregar todos os berços eram carregados os funis, de dois em dois,
localizados numa caixa de papelão. Após o carregamento destes componentes para próximo da
máquina, o operador iniciava a retirada de berços e funis, retirando primeiro um berço e em seguida
um funil, e então instalava um novo berço e um novo funil, um a um. Essa atividade incidia em um alto
índice de erros pelo fato de que o operador não sabia se já havia trocado as peças, erros esses que só
eram notados com o início da produção, quando as garrafas ou saíam amassadas ou caíam fora de
posição nos copos, exigindo uma nova parada para setup da máquina;
•
A atividade Trocar copos (Figura 4) trata-se apenas de fazer a troca dos copos de acordo com a
dimensão da garrafa que será envasada;
•
Regular altura da chapa guia é uma atividade que consiste em folgar ou apertar um manípulo que
altera o espaço em que a garrafa entra em contato com os berços para serem posicionadas na posição
correta nos copos. Para garrafas maiores folga-se o manípulo, para garrafas menores aperta-se o
manípulo (Figura 5);
•
Transferar (Figura 6) é o sistema de transporte aéreo, onde as garrafas ficam apoiadas pelas abas que
existem abaixo de seu gargalo e turbinas sopram empurrando as garrafas até a enchedora. Sua
regulagem de altura e laterais é definida segundo a dimensão da garrafa que estiver em processo. A
regulagem de altura posiciona o transferar no nível do gargalo das garrafas, e é realizada girando-se
um manípulo que consistia em uma barra de ferro. A regulagem da lateral impede que a garrafa
balance durante o transporte e caia, sendo essa regulagem realizada manualmente apertando ou
afrouxando um manípulo (Figura 7);
•
O ajuste da velocidade dos extratores e da máquina é realizado diretamente no painel da máquina. A
dimensão da garrafa é o critério que define a velocidade de rotação. Quanto menor a garrafa menor é
seu peso, e se sua velocidade for muita alta para as garrafas de menor dimensão, elas tendem a cair
fora do copo.
4.3. Estágio 1: Separando Setup Interno e Externo
Todas as operações de setup até o momento em que o estudo foi desenvolvido eram realizadas com a
máquina parada, logo todas se classificam como setup interno de acordo com Shingo (2008).
4.4. Estágio 2: Convertendo Setup Interno em Externo
Entre as operações classificadas como setup interno, a única em que se percebe a possibilidade de ser
convertida para setup externo foi a operação 2 (Troca de Funis e Berços), pois é a única atividade que,
parte dela, pode ser realizada com a máquina ainda em funcionamento. Como explicado anteriormente,
apenas após a parada da máquina eram transportados os funis e os berços para as proximidades da
máquina. Como não há necessidade da parada da máquina para realizar esta operação, esta pode ser
convertida em setup externo.
Para convertê-la em setup externo foi desenvolvido um carrinho para movimentar todas as peças ao local
da operação antes do desligamento da máquina, para que então fosse realizada a troca das peças. Além
disso, foi necessário subdividir a operação 2 em quatro: retirar todos os funis, retirar todos os berços,
montar novos berços e montar novos funis. Seguindo este método pode-se reduzir o tempo e o número de
erros de setup e facilitar o trabalho de troca das peças pelo fato de que, ao ordenar dessa maneira, o
operador precisa fazer menos esforço para girar o carrossel da máquina devido ao peso dos funis e berços.
Uma ilustração desse carrinho segue apresentado na Figura 10.
Aumento da eficiência produtiva através da redução do tempo de setup...
45
Figura 2 - Troca de funis
Figura 3 – Troca de berços
Figura 4 – Troca de copos
Figura 5 – Manípulo da chapa guia
Figura 6 – Transferar
Figura 7 – Manípulo de regulagem das laterais do transferar
Figura 8 - Armazenamento de Berços a instalar
Figura 9 - Armazenamento de Funis a instalar
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Rangel et al.
P&D em Engenharia de Produção, Itajubá, v. 10, n. 1, p. 36-49, 2012
Figura 10 - Carrinho para armazenagem e movimentação de berços e funis
A partir das melhorias projetadas, pensou-se em um método melhorado, descrito a partir de uma nova
sequência de operações, demonstrado no Quadro 4, onde agora o transporte dos funis e berços é realizado
antes da parada da máquina.
Quadro 4 – Método melhorado para a atividade de setup
OPERAÇÕES
SETUP EXTERNO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Movimentar carro com peças
SETUP INTERNO
Parada de máquina
Retirar todos os Funis
Retirar todos os Berços
Montar novos Berços
Montar novos Funis
Trocar Copos
Regular Guias
Ajustar Altura do Transferar
Ajustar Laterais do Transferar
Ajustar Velocidade dos Extratores e da Máquina
SETUP EXTERNO
Movimentar carro com as peças retiradas
4.5. Estágio 3: Racionalizando todos os aspectos da Operação de Setup
Após o estágio de conversão de setup interno em externo, buscou-se realizar melhorias nas atividades de
setup de forma que permitisse realizá-las mais rapidamente e/ou com um menor índice de erros.
Para a atividade 3, aumentou-se a abertura da bandeja para retirada de funis da máquina durante o setup,
assim, o operador poderia retirar três funis por vez, ao invés de apenas um (Figura 11), facilitando ainda
mais girar o carrossel da máquina, já que agora quando é necessário girar o carrossel serão retiradas mais
de uma peça por vez.
Percebeu-se ainda que na regulagem de altura do transferar, o manípulo de regulagem era de difícil acesso
para o operador (Figura 12), e foi identificado como uma oportunidade de melhoria a troca do manípulo
que era apenas uma barra de ferro por um volante emborrachado.
Algumas sugestões de melhoria que ou foram rejeitadas pela empresa ou não foram implementadas até o
momento foram:
•
A utilização de um sistema pneumático para regular a altura do transferar (atividade 9), porém o alto
investimento inicial desestimulou a empresa em implantar tal solução, o que poderia reduzir o tempo
dessa operação;
Aumento da eficiência produtiva através da redução do tempo de setup...
Figura 11 – Bandeja para retirada de Funis
47
Figura 12 - Regulagem de altura do transferar por barra
•
Algumas sugestões de melhoria que ou foram rejeitadas pela empresa ou não foram implementadas
até o momento foram:
•
A utilização de um sistema pneumático para regular a altura do transferar (atividade 9), porém o alto
investimento inicial desestimulou a empresa em implantar tal solução, o que poderia reduzir o tempo
dessa operação.
Antes da utilização da metodologia TRF foi medido que o tempo médio de setup da máquina Posimat era
de 67,51 minutos. Com as alterações implementadas, o tempo médio de setup passou a ser de 47,58
minutos, reduzindo assim o tempo total de setup em 19,93 minutos. Este redução consistiu
essencialmente na atividade relacionada à troca de funis e berços, que era de 41 minutos e passou para 27
minutos. Com a aplicação da TRF, pode-se conseguir um ganho de tempo de aproximadamente 30% do
tempo total de setup anterior. Os tempos individuais das atividades de setup podem ser vistos na Figura
13.
Figura 13 - Tempo do novo método de setup
Além da redução do tempo de setup, com a redução dos erros que ocorriam devido à má execução da
mesma, diminuiu-se a quantidade de garrafas que saiam não conformes da máquina, ou seja, reduzindo o
nível de desperdício e os custos associados a este. Também foi reduzido o tempo em que a produção
permanecia parada para correção dos erros ocorridos no setup, aumentando assim a capacidade
produtiva da empresa. Todos os ganhos são de difícil mensuração, logo são benefícios de ordem
qualitativa que a empresa obteve também pela implementação da metodologia TRF.
O resultado obtido com esta aplicação pode permitir também que a empresa mude a programação da
produção mais rapidamente, criando condições para que os lotes de produção sejam reduzidos, e com
isso, haja menor ocorrência de perdas por esperas, o que possibilita aumento da eficiência operacional.
É importante comentar que o tempo encontrado ainda pode ser reduzido consideravelmente através de
algumas medidas que a empresa não adotou até o momento e devido à medição de tempo médio ter sido
efetuada pouco depois de terem sido implementadas as mudanças, sem que houvesse tempo hábil para
aprendizado no novo método proposto por parte dos funcionários que executam as operações de setup na
Posimat.
5. CONCLUSÕES
Como foi abordado pelos autores citados neste trabalho, o uso da metodologia TRF, desenvolvida por
Shigeo Shingo, além de reduzir o tempo de setup e assim aumentar a capacidade de produção, pode trazer
também benefícios como eliminação de erros de setup, simplificação da operação, redução do tamanho
dos lotes e assim reduzir o tempo de espera.
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Rangel et al.
P&D em Engenharia de Produção, Itajubá, v. 10, n. 1, p. 36-49, 2012
Com a aplicação da TRF, apresentada neste trabalho, algumas desses benefícios foram obtidos, tornando a
empresa estudada mais competitiva, podendo ainda ampliar tais benefícios através da implementação de
algumas melhorias ainda não acatadas, dado que o mercado exige cada vez mais uma maior eficiência na
gestão de seus recursos de produção.
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