artigo gerenciamento de produção
ESTUDO DE CASO EM GERENCIAMENTO
DE PRODUÇÃO: EFICIÊNCIA/OEE.
Luis Phillipe F. Machado ([email protected]), Coordenador de Projetos; e
Samarone Guimarães Ruas ([email protected]), Diretor de Aplicações,
ambos da iTech, Divisão da Techplus Automação.
INTRODUÇÃO
O alicerce para o bom andamento de uma empresa se
fundamenta na eficiente e correta utilização de recursos
disponíveis, sejam eles materiais, operacionais ou humanos.
Nos dias atuais, com a economia globalizada e com a grande
competitividade do mercado, as empresas de manufatura
vêm procurando se adequar cada vez mais às exigências dos
clientes. Produzir cada vez mais, com menos recursos e mais
rapidamente se tornou um desafio comum para as indústrias
que pretendem permanecer no mercado. Por esse motivo, a
medição do sistema de manufatura vem se tornando cada vez
mais essencial para a resolução de problemas e para a própria
melhoria contínua destes sistemas.
A eficácia global dos equipamentos [1] é utilizada na
metodologia TPM (Total Productive Maintenance), onde é
proposto um indicador conhecido na literatura internacional
como OEE (Overall Equipment Effectiveness).
Overall Equipment Effectiveness (OEE) é uma ferramenta
utilizada para medir as melhorias implementadas pela
metodologia TPM. A utilização do indicador OEE, conforme
proposto por esta metodologia, permite que as empresas
analisem as reais condições da utilização de seus ativos. Estas
análises das condições ocorrem a partir da identificação das
perdas existentes em ambiente fabril, envolvendo índices de
disponibilidade de equipamentos, desempenho e qualidade.
Há um órgão chamado OEE Industry Standard [2],
administrado pelo OEE Foundation, criado em 2000, que dita
todos os seus conceitos e cálculos. Define todos os princípios
da ferramenta, estabelecendo os critérios para se medir a
disponibilidade, desempenho e qualidade de equipamentos e
linhas de produção. É uma iniciativa para se tentar padronizar
os conceitos relacionados ao OEE.
A medição da eficácia global dos equipamentos pode ser
aplicada de diferentes formas e objetivos. Segundo Jonsson
e Lesshmmar [3], o OEE permite indicar áreas onde devem
ser desenvolvidas melhorias bem como pode ser utilizado
como benchmark, permitindo quantificar as melhorias
desenvolvidas nos equipamentos, células ou linhas de
produção ao longo do tempo. A análise do OEE e output
de um grupo de máquinas de uma linha de produção ou
de uma célula de manufatura permite identificar o recurso
com menor eficiência, possibilitando, desta forma, focalizar
esforços nesses recursos.
A análise desse indicador [4] mostra uma imediata ideia
da capacidade da linha como um todo, conhecendose a capacidade bruta de produção das máquinas, sendo
extremamente útil na detecção de gargalos na linha.
A importância de se aperfeiçoar os equipamentos e atuar nas
maiores perdas (obtidas através do OEE) se concretiza quando
há aumento de produção: a melhoria da eficácia descarta a
necessidade de novos investimentos.
Este artigo descreve um estudo de caso referente a
uma Fábrica do Setor Alimentício, mais precisamente
Refrigerantes, em Maceió, AL, que percebeu a necessidade
de se medir com mais precisão, segurança e de modo
mais ágil, o que realmente ocorre em seus processos
produtivos, como a medição de perdas, paradas, quedas de
desempenho, produção.
A fábrica optou então pela aquisição de uma ferramenta
que pudesse disponibilizar tais informações, podendo
assim analisar melhor as condições reais de utilização de
seus recursos, ter uma maior embasamento para tomadas
de decisões, otimizando a estratégia para investimentos e
melhorando a produtividade econômica. InTech 144 57
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CONCEITOS DE OEE
O OEE é uma maneira simples e prática de monitorar e
melhorar a eficácia de um processo de manufatura e é
frequentemente usada pela metodologia TPM como uma
ferramenta para se fazer tal medição. Expressa o percentual de
utilização de um equipamento em sua plenitude, considerando
uma situação ideal de velocidade máxima, sem paradas e com
total qualidade, ou seja, possibilita a medição da diferença
entre o ideal e o que realmente ocorre na fábrica.
Inicialmente, foi criado para aplicação em processos de
Manufaturas Discretas, porém, através de adaptações no
modelo tradicional do OEE [5], atualmente ele também é
usado em Processos Contínuos [6], ou seja, tem auxiliado
ambos os tipos de processos, tornando o ambiente industrial e
operacional mais produtivo, eficiente e rentável.
TPM é um sistema desenvolvido inicialmente no Japão com
o intuito de se reduzir paradas, eliminar perdas, garantir
maior qualidade e reduzir custos num processo produtivo. É
um dos principais elementos da disseminação da cultura de
melhoria contínua [7].
O TPM apresenta seis pontos chave: estabelecimento de um
completo sistema de manutenção preventiva dos equipamentos
durante todo o seu ciclo produtivo; uma otimização na eficácia
global do equipamento; implementação conjunta pela
Direção, Produção, Manutenção e Engenharia; participação
de todos os empregados, desde gestão até chão de fábrica;
implementação baseada em atividades de pequenos grupos.
Os dados necessários para o cálculo do OEE devem ser coletados
em tempo real por algum sistema que se comunique com o
chão de fábrica, e tal sistema deve ser capaz de publicar as
informações, em forma de gráficos, relógios, termômetros, etc.
Basicamente, o OEE é usado para atacar as chamadas “6
Grandes Perdas”, ou seja, as causas mais comuns de perda de
eficiência numa manufatura:
• Quebras;
• Set-ups e ajustes;
• Microparadas;
• Velocidade do equipamento reduzida;
• Rejeitos de início de processo;
• Rejeitos na produção.
O cálculo do OEE é feito do seguinte modo:
• Índice de Disponibilidade: fator que indica o quanto
funcionou o equipamento, sendo que o mesmo pode
não funcionar por uma série de fatores, como paradas
programadas (almoço, CIP), ou paradas não programadas
(falha do equipamento, queda de energia), etc.
Tempo de Carga (TC) = Tempo Teórico Disponível – Paradas
Programadas (Horas)
Tempo Real Disponível (TRD) = TC – Paradas Não
Programadas (Horas)
• Índice de Desempenho: fator que indica em qual taxa de
produção o equipamento rodou. O equipamento possui
uma velocidade ótima. Durante o Tempo Real Disponível, a
velocidade real da máquina é comparada com a nominal.
• Índice de Qualidade: fator que indica a relação entre as
peças boas produzidas e as perdas.
ESTUDO DE CASO
O estudo de caso foi realizado numa fábrica de produção
de refrigerantes e águas saborizadas, localizada em Maceió,
AL. Basicamente, o sistema aqui estudado trata-se de duas
linhas de produção, uma de embalagens PET e outra de
garrafas retornáveis.
A implantação ocorreu devido à necessidade de melhorias
contínuas no processo de fabricação, aliada a uma ferramenta
de alto desempenho que auxilia a tomada de decisões, através
da visualização de dados provenientes do chão de fábrica em
tempo real e da possibilidade de se gerar diversos gráficos
com indicadores de OEE, detalhes de paradas, total produzido,
total de perdas, ou seja, informações valiosas para se adquirir
um desempenho ótimo dos equipamentos, facilitando o
gerenciamento da produção.
O módulo OEE da ferramenta implantada possibilita identificar
detalhes de paradas, detalhes e quantidade de perdas,
quantidades produzidas, sequência de eventos, cálculos de
índice de qualidade, desempenho, disponibilidade e OEE, por
turno, por turma, por produto, por linha.
Em suma, esta solução possibilitou aos gerentes de linhas:
• Identificar e otimizar áreas com ineficiências operacionais;
• Melhorar a qualidade e a consistência dos produtos
e processos;
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GERENCIAMENTO DE PRODUÇÃO artigo
• Melhorar a eficiência operacional pelo ganho do
conhecimento e controle sobre as operações de produção
em tempo real;
• Gerenciar operações de produção em tempo real através
da geração de relatórios.
ARQUITETURA
A arquitetura implantada na fábrica para que o módulo de
Eficiência fosse introduzido consistiu na inserção de uma nova
camada de software na arquitetura já existente, basicamente entre
os controladores do chão de fábrica e o sistema ERP - Enterprise
Resource Planning. Essa nova camada se configura como o sistema
MES - Manufacturing Execution System e permitiu a criação
de um canal transparente e confiável quanto ao fluxo de
informações entre todas as etapas dos processos produtivos.
Foram usados dois servidores, um contendo a aplicação, o
banco de dados e o portal para acesso aos relatórios; e outro
contendo o Servidor Web e o Historiador (Figura 1), ambos
ligados a estações clientes.
Figura 2 – Camadas que Compõem o Sistema.
GERENCIAMENTO DO OEE
O Módulo de OEE implantado permite monitorar e controlar os
índices de OEE, possibilitando aos usuários uma visão completa
de fatores como tempo de inatividade de equipamentos,
perdas da produção, eventos de parada, ações tomadas, tipos
de falhas, quantidades produzidas, sequência de eventos,
mudanças de produto, MTTR (Mean Time To Recovery), MTBF
(Mean Time Between Fails).
Figura 1 – Arquitetura do Sistema para Medição do OEE.
Como pode ser visto na Figura 2 a seguir, há quatro camadas
básicas que compõem a estrutura de funcionamento do
sistema. A primeira delas é representada pelo servidor OPC, que
opera como um servidor de dados, se comunicando diretamente
com o chão de fábrica, ou seja, com os CLPs das linhas conforme
padronização OPC Foundation. Estes dados são passados à
segunda camada, onde se encontra o Historiador. Este possui
duas finalidades: coletar e arquivar os dados adquiridos dos
CLPs das linhas; e transferir estas informações ao servidor de
aplicação, a terceira camada. Esta é composta da Aplicação,
um Servidor Web e do Cliente. O Servidor de Aplicação é
responsável pelo gerenciamento do módulo de OEE, serviços e
cálculos. O Servidor Web serve para gerar os relatórios e gráficos
que serão visualizados pelos usuários. E através do Cliente, os
usuários poderão visualizar eventos em tempo real, relatórios e
fazer registros de variáveis de entrada manual. A quarta camada
inclui o Servidor SQL. Armazena toda a estrutura da aplicação. E
quando instalado, a aplicação cria automaticamente o banco de
dados e as tabelas e procedimentos necessários.
Foi feito um modelamento tomando como base os
equipamentos que formam as duas linhas em questão, Linha
de Vidro e Linha de PET, conforme figura a seguir.
Figura 3 – Modelamento Detalhado dos Equipamentos das Linhas.
Outros pontos que tiveram que ser configurados foram as
variáveis, todas linkadas em tags vindos do Historiador, para
que os cálculos fossem possíveis. São elas:
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Tabela 1 – Variáveis do Sistema.
Foram inseridas também na aplicação as árvores de falhas dos
equipamentos a serem monitorados. Estas árvores fornecem
uma metodologia de detalhamento hierárquica para o
operador investigar as razões, levando-se em conta também as
categorias em que uma falha se enquadra. Conforme elas foram
configuradas, as paradas que possuem um alarme equivalente
proveniente do CLP são coletadas automaticamente pela
aplicação, a qual registra Horário Inicial, Horário Final, motivo
da parada na interface Cliente (Figura 4). Para eventos que não
podem ser coletados automaticamente, o operador pode inserir
manualmente uma falha nesta interface.
Figura 5 – Dados em Tempo Real da Linha.
Na Figura 6, o usuário pode ter acesso a um relatório que
indica todos os índices de OEE, bem como quantidades
produzidas e perdas para cada equipamento da linha.
Figura 6 – Relatório com Índices de OEE.
A seguir, tem-se uma tela que publica a produção das três
principais máquinas da linha nas últimas 8 horas, bem como
seus status e os produtos envasados.
Figura 4 – Interface Cliente.
PORTAL E RELATÓRIOS WEB
Os relatórios disponíveis na aplicação podem ser visualizados
via Web Report por um browser de navegação a internet, na
fábrica ou remotamente, por qualquer estação que tenha
acesso à rede da empresa.
Foi criado um portal customizado contendo os relatórios mais
pertinentes e telas de acompanhamento em tempo real.
Figura 7 – Contagens de Produção das Últimas 8 Horas.
A figura a seguir mostra a tela onde o usuário pode
acompanhar também em tempo real as paradas de um
determinado equipamento.
O usuário acessa o portal, efetua o login e através de um
menu lateral intuitivo, pode ter acesso a informações de chão
de fábrica em tempo real, como paradas de equipamentos,
taxas de produção, status de máquinas, níveis de tanques,
bem como gerar relatórios com dados de OEE, índices de
produtividade, MTBF, MTTR.
Por exemplo, a seguir pode ser visto uma tela que mostra
dados da linha de PET em tempo real, como os status dos
equipamentos, e as taxas de produção.
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Figura 8 – Paradas de uma Máquina da Linha.
GERENCIAMENTO DE PRODUÇÃO Finalmente, a Figura 9 mostra um relatório que detalha todas
as paradas de um ou mais equipamentos, explicitando tais
falhas por turno, turma, categoria, equipamento, produto. Há
também indicadores de MTTR e MTBF.
artigo
da eficiência dos equipamentos, e consequentemente das
linhas de produção, sendo um importante mecanismo de
auxílio aos gerentes de produção, para que a planta atinja
números ótimos de produtividade, com menos perdas,
menos retrabalhos, e máquinas trabalhando bem próximo de
suas velocidades nominais.
Por fim, a análise do OEE oferece a possibilidade do envolvimento
de todas as áreas, direta ou indiretamente ligadas à produção,
auxiliando nas tomadas de decisões e sendo um poderoso
auxílio na busca pelo aumento da eficácia global da empresa.
Figura 9 – Relatório de Paradas.
E como citado anteriormente, há também uma interface
web disponível, chamada Report Server, onde os usuários
tem acesso a uma série de relatórios, como por exemplo, o
da figura a seguir, que mostra uma sequência de eventos
ocorridos num determinado período de tempo.
Na fábrica citada neste artigo, com a implantação do sistema
MES, todos os envolvidos passaram a ter um importante aliado
na tomada de decisões, com o acompanhamento em tempo
real de paradas, perdas, taxas de produção, eficiência.
Foram identificados pontos de falhas na linha onde anteriormente,
com os apontamentos manuais, não se tinha conhecimento. As
contagens de produção e perdas também passaram a gerar
dados mais confiáveis e precisos, o que possibilitou um
melhor planejamento de produção, gastos, consumos.
Atualmente, o sistema está presente em duas linhas e a
fábrica em questão está em processo de expansão, e já prevê
a utilização do módulo de eficiência nas demais linhas. Por ser
uma fábrica nova, ainda não foi feito um estudo concreto dos
ganhos obtidos com a implantação deste novo sistema, mas
segundo os responsáveis, está havendo avanços significativos
nas análises dos dados gerados.
Figura 10 – Exemplo de Relatório do Report Server.
CONCLUSÃO
Há certos detalhes que o ser humano simplesmente não
consegue perceber ou acompanhar. Numa linha de produção,
há as chamadas microparadas, que um operador não consegue
anotar em suas planilhas de papel, e várias microparadas,
somadas, ao final de um determinado tempo, acabam se
tornando uma grande falha, que poderia ser corrigida caso
houvesse um sistema que fosse capaz de detectá-la.
Este trabalho mostra que através de um sistema que se
comunica com o chão de fábrica, trata as informações, fornece
dados da linha em tempo real, e disponibiliza tais informações
numa série de relatórios, os usuários são capazes de mensurar
perdas e paradas até então não quantificadas. Com índices
de OEE sendo calculados para qualquer equipamento
ou período desejado, é possível identificar, por exemplo,
qual o equipamento que apresenta pior desempenho, e
consequentemente, onde focalizar os recursos.
As estatísticas de eficiência combinadas com a análise de
paradas constitui uma ferramenta poderosa para o aumento
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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do Sistema de Manufatura: Um estudo de Caso. XXVII Encontro
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Manufacturing Performance Measurement Systems – The Role of
OEE. International Journal of Operation & Production Management.
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5) JANARDHAN, P. B. Enhancing Operational Efficiency.
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de Taubaté, 2004.
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