Alessandro Lucas da Silva
Desenvolvimento de um modelo de anlise e projeto de layout industrial, em
ambientes de alta variedade de peas, orientado para a Produo Enxuta
Tese apresentada Escola de Engenharia de So Carlos
da Universidade de So Paulo, como parte dos
requisitos para obteno do Ttulo de Doutor em
Engenharia de Produo.
rea de Concentrao: Gesto de Operaes
Orientador: Prof. Associado Antonio Freitas Rentes
So Carlos
2009
Dedicatria
Dedico este trabalho aos meus pais e meu
irmo pelo apoio concedido em todos os
momentos
Agradecimentos
Agradeo ao professor e amigo Antonio Freitas Rentes pela orientao e apoio neste trabalho.
Agradeo FAPESP pelo apoio financeiro concedido para o desenvolvimento desta pesquisa.
Agradeo ao professor Antonio Basto pelo apoio durante minha permanncia na Universidade
do Porto.
Agradeo aos amigos do laboratrio pelos bons momentos de trabalho juntos.
Agradeo ao amigo Edwin por toda ajuda prestada durante a realizao desse trabalho.
Agradeo ao Daniel e Ava por me receberem em sua casa nos momentos de finalizao desse
trabalho.
RESUMO
Silva, A.L. (2009), Desenvolvimento de um modelo de anlise e projeto de layout industrial
orientado para a Produo Enxuta. 2009, 243p. Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de
So Carlos, Universidade de So Paulo, So Carlos, 2009.
Este trabalho busca apresentar um modelo de anlise e projeto de layout industrial para
empresas que esto implantando ou j implantaram os conceitos da Produo Enxuta. O
modelo desenvolvido foca empresas de manufatura discreta em ambientes com uma alta
variedade de produtos. O desenvolvimento do modelo foi elaborado com base na literatura
tcnica e na experincia prtica em projetos de layouts desenvolvidos em diversas empresas.
O objetivo principal desse trabalho foi desenvolver um modelo de fcil utilizao que auxilie
as pessoas envolvidas no projeto do arranjo fsico. Esse modelo concebido utiliza ferramentas
e conceitos da Produo Enxuta para analisar e projetar o novo layout, e como tal, no
considera o layout como uma varivel independente no sistema produtivo. Fatores como
gesto visual, qualidade, fluxo contnuo, complexidade de programao da produo, entre
outros, foram levados em considerao na construo do modelo. Este tambm incorpora uma
metodologia de implantao do arranjo fsico projetado em situaes brown field, ou seja,
com a fbrica em funcionamento. Esse ponto de extrema importncia pois alteraes do
layout podem incorrer em interrupes no fluxo produtivo e, conseqentemente, em falhas na
entrega dos produtos aos clientes. Por ltimo, esse trabalho apresenta a metodologia 3P
Kaizen, uma metodologia de projeto de layout industrial desenvolvida pela Toyota e utilizada
em situaes de projeto de novas fbricas ou de novas linhas de produo.
Palavras-chave: Layout, Produo Enxuta, Evento Kaizen.
ABSTRACT
Silva, A.L. (2009), Development of a model to analyze and design lean manufacturing
oriented industrial layout. 2009, 243p. Thesis (Phd) Engineering School of So Carlos,
University of So Paulo, So Carlos, 2009.
This work aims to show a model to analyze and design an industrial layout for companies that
are implementing or have implemented lean manufacturing concepts. The model developed
has a focus in discrete manufacturing companies in environments of high variety of products.
The development of the model was based on the experience of layouts projects developed in
many companies. The main aim of this work is to create an easy model of application that
help people that are involved in the design of the facilities resources. This model utilizes tools
and concepts of lean manufacturing to analyze and design a new layout, without considering
the layout as an independent variable of production system. Aspects like visual management,
quality, continuous flow, etc., were considered in the construction of the model. The layout
design model presents also a methodology to implement a new layout projected in brown field
situations, where the factory activities do not need to stop its activities. This point is very
important because changing in the position of facilities resources can cause interruption in the
flow of products. At last, this work shows the 3P Kaizen, a Japanese methodology, developed
by Toyota, to design a layout of a new factory or a new production line.
Keywords: Layout, Lean Manufacturing, Kaizen Event.
LISTA DE ILUSTRAES
CAPTULO 1 ................................................................................................................................................. 16
Figura 1 Modelo de pesquisa .................................................................................................................................... 21
CAPTULO 2 ................................................................................................................................................. 24
Figura 2 Sistema de Produo Enxuta (Lean Institute, 2003).................................................................................... 27 Figura 3 Tempo das atividades que agregam e no agregam valor ao produto ...................................................... 31 Figura 4 Desperdcio de Superproduo ................................................................................................................... 32 Figura 5 Transporte excessivo ao longo da fbrica ................................................................................................... 33 Figura 6 Desperdcio de estoques ............................................................................................................................. 34
CAPTULO 3 ................................................................................................................................................. 36
Figura 7 Lista cronolgica dos softwares de projeto de layout ................................................................................. 37 Figura 8 Exemplo de layout funcional ....................................................................................................................... 43 Figura 9 Layout funcional de uma empresa de estruturas metlicas ....................................................................... 44 Figura 10 Layout por produto (em linha) .................................................................................................................. 46 Figura 11 Variaes do layout em linha .................................................................................................................... 47 Figura 12 Variaes do layout celular ....................................................................................................................... 52 Figura 13 Matriz de treinamento .............................................................................................................................. 53 Figura 14 Layout modular: Mdulo clula ................................................................................................................ 54 Figura 15 Layout Modular: Mdulo centro de usinagem .......................................................................................... 55 Figura 16 Layout Modular: Mdulo fluxo em linha ................................................................................................... 55 Figura 17 Layout Modular: Mdulo fluxo em linha ramificado ................................................................................ 55 Figura 18 Layout modular: Mdulo Funcional .......................................................................................................... 56 Figura 19 Exemplo de clula e mini-fbrica de produo ......................................................................................... 57 Figura 20 Exemplo de aplicao do conceito de mini-fbricas de produo ............................................................. 58 Figura 21 Exemplo esquemtico de layout fractal .................................................................................................... 59 Figura 22 Exemplo de um layout reconfigurvel. ...................................................................................................... 63 Figura 23 Exemplo de aplicao do sistema RMS ..................................................................................................... 64 Figura 24 Exemplo de configuraes de layout para produtos diferentes ................................................................ 66
CAPTULO 4 ............................................................................................................................................................ 74
Figura 25 Reestruturao do layout ......................................................................................................................... 75 Figura 26 Etapas de mudana necessrias para realocar os departamentos ........................................................... 75 Figura 27 Etapas do evento kaizen ........................................................................................................................... 78
CAPTULO 5 ............................................................................................................................................................ 80
Figura 28 Modelo SLP (Muther, 1973) ...................................................................................................................... 81 Figura 29 Diagrama de relacionamento ................................................................................................................... 81 Figura 30 Diagrama de relacionamento e espao .................................................................................................... 83 Figura 31 Modelo simplificado de projeto de clulas ................................................................................................ 84 Figura 32 Janela principal do sistema ....................................................................................................................... 85 Figura 33 Principais interaes do sistema de apoio ao desenho de implantaes fabris. ....................................... 87 Figura 34 Modelo de Gonalves Filho (Gonalves Filho, 2005). ................................................................................ 88 Figura 35 Modelo de projeto da estao de trabalho ............................................................................................... 91 Figura 36 : Seven ways para cada processo .............................................................................................................. 93 Figura 37 Checklist de avaliao ............................................................................................................................... 95 Figura 38 Ferramenta Process at a glance ................................................................................................................ 96
CAPTULO 6 .......................................................................................................................................................... 100
Figura 39 Macro etapas do modelo proposto de projeto de layout ........................................................................ 101 Figura 40 a Algoritmo da primeira etapa do modelo de anlise e projeto de layout.............................................. 103 Figura 40b Algoritmo da segunda etapa do modelo .............................................................................................. 104 Figura 40 c Algoritmo da terceira etapa do modelo de anlise e projeto de layout ............................................... 105 Figura 41 Exemplo de Diagrama de Espaguete ...................................................................................................... 108 Figura 42 Exemplo didtico de um Mapa do Fluxo de Valor ................................................................................... 109 Figura 43 Mapa do fluxo de valor de uma indstria de reforma de peas automotivas com os loops de implantao ............................................................................................................................................................ 111 Figura 44 Exemplo de clulas separadas por supermercado e pulmo de peas ................................................. 114
CAPTULO 7 .......................................................................................................................................................... 120
Figura 45 fotos de alguns dos produtos .................................................................................................................. 120 Figura 46 layout da unidade fabril em Diadema ..................................................................................................... 126 Figura 47 Diagrama de espaguete do fluxo interno e da movimentao entre fbricas ......................................... 128 Figura 48 MFV macro da situao atual (inicial) ..................................................................................................... 130 Figura 49 Mapa do estado futuro (Diadema) .......................................................................................................... 133 Figura 50 Loops de implantaoidentificados no MFV futuro ................................................................................. 135 Figura 51 tempos de ciclos comparado com o tempo takt. ..................................................................................... 137 Figura 52 tempos de ciclos balanceados comparado com o tempo takt. ................................................................ 139 Figura 53 Espao necessrio para os produtos acabados ....................................................................................... 139 Figura 54 Layout do loop em anlise ....................................................................................................................... 140 Figura 55 layout detalhado da clula de fabricao da famlia A ........................................................................... 141 Figura 56 Mtodo de clculo do TPT ....................................................................................................................... 143 Figura 57 Dimenses do supermercado de peas .................................................................................................... 145 Figura 58 Layout do mdulo do loop ....................................................................................................................... 146 Figura 59 Layout apenas com os elementos restritivos ........................................................................................... 148 Figura 60 Alternativa de layout formulada ............................................................................................................. 149 Figura 61 Alternativa de layout formulada ............................................................................................................. 150 Figura 62 Alternativa de layout selecionada ........................................................................................................... 151 A figura 63 apresenta o diagrama de espaguete para a alternativa de layout projetada ....................................... 152 Figura 64 Alternativa de layout selecionada ........................................................................................................... 154 Figura 65 Descrio das atividades do evento kaizen ............................................................................................. 156 Figura 66 Fotos do evento kaizen ............................................................................................................................ 157 Figura 67 Medidas de desempenho para as clulas ................................................................................................ 158 Figura 68 Fotos antes e depois da mudana de layout ........................................................................................... 160
CAPTULO 8 .......................................................................................................................................................... 163
Figura 69 Exemplo de turbinas fabricadas na empresa........................................................................................... 163 Figura 70 layout anterior do cho-de-fbrica ......................................................................................................... 170 Figura 71 Diagrama de Espaguete da famlia de Diafragama ................................................................................ 172 Figura 72 Mapa do fluxo de valor da situao inicial para trubinas pequenas ....................................................... 174 Figura 73 Mapa do fluxo de valor da situao futura de turbinas pequenas .......................................................... 177 Figura 74 MFV futuro com os loops de implantao em destaque ......................................................................... 179 Figura 75 grfico comparativo entre os tempos de processo e o takt antes do balanceamento das operaes .... 182 Figura 76 grfico comparativo entre os tempos de processo e o takt.aps o balanceamento das operaes........ 183 Figura 77 tamanho do supermercado de mancais .................................................................................................. 184 Figura 78 tamanho do supermercado de buchas .................................................................................................... 184 Figura 79 tamanho do supermercado de anis ....................................................................................................... 185 Figura 80 Pontos de pulmo e supermercado ......................................................................................................... 185 Figura 81 Prateleira para armazenamento de peas .............................................................................................. 186 Figura 82 Layout inicial em detalhes do setor de mancais ...................................................................................... 187 Figura 83 Layout projetado para a famlia de mancais ........................................................................................... 188 Figura 84 Elementos restritivos identificados .......................................................................................................... 189 Figura 85 Mini-fbrica de usinagem ........................................................................................................................ 190 Figura 86 Distribuio dos building blocks .............................................................................................................. 192 Figura 87 Diagrama de Espaguete entre os building blocks .................................................................................... 194 Figura 88 Layout final projetado ............................................................................................................................. 198 Figura 89 Planejamento das aes kaizens a serem realizadas .............................................................................. 200 Figura 90 Fotos do evento kaizen de mancais ........................................................................................................ 201 Figura 91 Check-list de acompanhamento das mudanas realizadas ..................................................................... 202 Figura 92 Evoluo dos estoques de mancais ......................................................................................................... 204
APNDICE 1.......................................................................................................................................................... 224
Figura 95 Diagrama de Espaguete Situao Inicial Famlia A (Estudo de Caso 1) ................................................... 225 Figura 96 Diagrama de Espaguete Situao Inicial Famlia B (Estudo de Caso 1) ................................................... 226 Figura 97 Diagrama de Espaguete Situao Inicial Famlia C (Estudo de Caso 1) ................................................... 227 Figura 98 Diagrama de Espaguete no Layout Inicial Famlia Diafragma e Injetores (Estudo de Caso 2)................. 228 Figura 99 Diagrama de Espaguete no Layout Projetado Famlia Diafragma (IMPLANTADO) (Estudo de Caso 2)... 229 Figura 100 Diagrama de Espaguete no Layout Inicial Famlia Carcaas (Estudo de Caso 2) ................................... 230 Figura 101 Diagrama de Espaguete no Layout Projetado Famlia Carcaas (Estudo de Caso 2) ............................. 231 Figura 102 Diagrama de Espaguete no Layout Inicial Famlia Eixo Simples (Estudo de Caso 2) .............................. 232
Figura 103 Diagrama de Espaguete no Layout Projetado Famlia Eixo Simples (IMPLANTADO) (Estudo de Caso 2) ................................................................................................................................................................................ 233 Figura 105 Diagrama de Espaguete no Layout Projetado Famlia Eixo Integrado (Estudo de Caso 2) ................... 235 Figura 106 Diagrama de Espaguete no Layout Inicial Famlia Palhetas (Estudo de Caso 2) ................................... 236 Figura 107 Diagrama de Espaguete no Layout Projetado Famlia Palhetas(IMPLANTADO) (Estudo de Caso 2) .... 237
LISTA DE TABELAS
CAPTULO 3 ............................................................................................................................................................... 35 Tabela 1 Resultados da implantao de clulas de manufatura ............................................................................ 48 Tabela 2 Anlise comparativa entre tipos diferentes de layout para sete estudos de casos .................................... 59 Tabela 3 Anlise dos diferentes modelos de layouts sob a tica da Produo Enxuta ............................................. 71 CAPTULO 6 ............................................................................................................................................................... 99 Tabela 4 Exemplo de movimentaes em um layout .............................................................................................. 109 Tabela 5 Elementos restritivos ............................................................................................................................. 112 Tabela 6 Clculo do TPT ........................................................................................................................................... 114 CAPTULO 7 ............................................................................................................................................................. 119 Tabela 7 Relao dos produtos fabricados .............................................................................................................. 120 Tabela 8 Anlise ABC para os produtos fabricados ................................................................................................. 121 Tabela 9 Lista de componentes dos produtos da Famlia A .................................................................................... 123 Tabela 10 Distncias percorridas pelos materiais e pessoas ................................................................................... 130 Tabela 11 Clculo do TPT ......................................................................................................................................... 142 Tabela 12 Capacidade de mquina x tempo necessrio .......................................................................................... 143 Tabela 13 Movimentao de materiais e pessoas ................................................................................................... 152 Tabela 14 Equipe do kaizen ..................................................................................................................................... 156 CAPTULO 8 ............................................................................................................................................................. 162 Tabela 15 Demanda de turbinas pequenas ............................................................................................................. 164 Tabela 16 Demanda de turbinas mdias ................................................................................................................. 164 Tabela 17 Demanda de turbinas grandes ................................................................................................................ 165 Tabela 18 Movimentao de peas ......................................................................................................................... 174 Tabela 19 Comparativo entre o takt time e os tempos de operao ...................................................................... 180 Tabela 20 Comparativo entre as distncias percorridas pelas famlias no layout inicial e no layout proposto. ..... 194 Tabela 21 Medidas de desempenho ....................................................................................................................... 202 Captulo 9 ................................................................................................................................................................ 207 Tabela 22 resultados alcanados nas empresas ...................................................................................................... 209
Lista de Abreviaturas e Siglas
WIP: work in process
TPT: toda parte toda (every part every)
NRC: National Research Council
MFV: Mapa do Fluxo de Valor
SLP: Systematic Layout Planning
SUMRIO
CAPTULO 1 ................................................................................................................................................. 16
1. INTRODUO ................................................................................................................................................ 16 1.1 Caracterizao do tema de pesquisa ..................................................................................................... 16
1.2 Justificativa ............................................................................................................................................ 17
1.3 Oportunidade de Pesquisa ..................................................................................................................... 18
1.4 Objetivo .................................................................................................................................................. 19
1.5 Escopo da pesquisa ................................................................................................................................ 20
1.6 Metodologia ........................................................................................................................................... 20
1.7 Organizao da tese .............................................................................................................................. 22
CAPTULO 2 ................................................................................................................................................. 24
2. O SISTEMA TOYOTA DE PRODUO .............................................................................................................. 24 2.1 Definio de Sistema de Produo Enxuta ............................................................................................. 25
2.2 Os princpios da Produo Enxuta e os desperdcios de um sistema tradicional de produo. ............. 29
CAPTULO 3 ................................................................................................................................................. 36
3. LAYOUT ......................................................................................................................................................... 36 3.1 Um breve histrico sobre os modelos de planejamento do layout ........................................................ 37
3.2 A importncia do layout para as empresas ........................................................................................... 38
3.3 Porque planejar o layout? ...................................................................................................................... 41
3.4 Modelos tradicionais de layouts ............................................................................................................ 42
3.5 Os novos conceitos de layout ................................................................................................................. 54
3.6 Anlise dos modelos de layout sob a tica da Produo Enxuta ........................................................... 67
CAPTULO 4 ................................................................................................................................................. 74
4. O EVENTO KAIZEN .............................................................................................................................................. 74 4.1 Implantando o layout com a fbrica em funcionamento ....................................................................... 74
4.2 Kaizen e o Evento Kaizen ........................................................................................................................ 76
CAPTULO 5 ................................................................................................................................................. 80
5. MODELOS DE CONSTRUO DE LAYOUT. ................................................................................................................ 80 5.1 Modelos de projeto de layout ................................................................................................................ 80
5.2 Anlise dos modelos de projeto de layout ............................................................................................. 96
CAPTULO 6 ............................................................................................................................................... 100
6. O MODELO PROPOSTO DE PROJETO DE LAYOUT. ..................................................................................................... 100 6.1 Modelo de Anlise, Projeto e Implantao de Layout ......................................................................... 100
6.2. Primeira Etapa: Levantamento da Situao Atual .............................................................................. 105
6.3. Segunda etapa: Projeto da Situao Futura (Projeto do novo layout) ................................................ 110
6.4. Terceira etapa: Implantao e Acompanhamento ............................................................................. 118
CAPTULO 7 ............................................................................................................................................... 120
7. ESTUDO DE CASO: EMPRESA DE COMPONENTES SOLDADOS. .................................................................................... 120
A seguir, ser apresentado o primeiro estudo de caso, onde foi aplicado o modelo proposto de projeto de
layout. ........................................................................................................................................................ 120
7.1 Apresentao da empresa. ................................................................................................................... 120
7.2 Primeira Etapa Levantamento da Situao Atual ............................................................................. 121
7.3 Segunda Etapa Projeto da Situao Futura ....................................................................................... 132
7.4 Terceira Etapa Implantao e Acompanhamento ............................................................................. 155
7.5 Anlise Geral. ....................................................................................................................................... 160
CAPTULO 8 ............................................................................................................................................... 163
8. ESTUDO DE CASO: EMPRESA DE TURBINAS DE ENERGIA ........................................................................................... 163 Esse captulo refere-se ao segundo estudo de caso, onde foi aplicado o modelo propostos de projeto de
layout. ........................................................................................................................................................ 163
8.1 Apresentao da empresa .................................................................................................................... 163
8.2 Primeira Etapa Levantamento da Situao Atual ............................................................................. 164
CAPTULO 9 ............................................................................................................................................... 205
9. CONCLUSO .................................................................................................................................................... 205
BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................................ 215
APNDICE 1 ............................................................................................................................................... 224
Captulo 1: Introduo
15
Captulo 1: Introduo
16
CAPTULO 1
1. INTRODUO
O arranjo fsico das instalaes industriais tem grande impacto no desempenho da
empresa. Desde a localizao das unidades de negcio organizao do micro-espao do
posto de trabalho do operador, o projeto do layout deve ser conduzido de forma eficiente e
eficaz. Isso porque os efeitos de um arranjo fsico bom ou ruim iro ser percebidos pela
organizao nos resultados do seu negcio.
Tendo por base a importncia do arranjo fsico para as empresas, este trabalho aborda
a questo do layout buscando contribuir com a pesquisa nesta rea.
1.1 Caracterizao do tema de pesquisa
A revoluo que o sistema de produo desenvolvido na Toyota trouxe ao mundo
empresarial foi um marco na histria da fabricao moderna. Os conceitos de reduo de
estoques, produo just in time, paradas de linhas para eliminao de desperdcios, entre
inmeros outros, revolucionaram a forma de se pensar a produo. Os resultados das
pesquisas apresentados no livro A Mquina que Mudou o Mundo, mostrou pela primeira
vez ao mundo empresarial que um novo conceito de produo havia surgido e superava em
muitos aspectos os tradicionais princpios da produo em massa.
Esse sistema de produo desenvolvido na Toyota e posteriormente denominado de
Produo Enxuta pode ser definido como um novo paradigma de produo, como uma nova
forma de pensar a empresa como um todo. Esta nova Filosofia de produo engloba um
conjunto de tcnicas e conceitos, como Fluxo Contnuo, Sistema Kanban, Layout Celular,
Fornecimento Just in Time, etc. Dentro desse universo de ferramentas e conceitos Rother e
Harris (2002) destacam que o Fluxo Contnuo o objetivo principal da Produo Enxuta.
Corra e Corra (2004) destacam que com a implantao de um fluxo contnuo de
produo ocorre uma reduo de estoques e tambm uma diminuio do tamanho dos lotes de
fabricao e transferncia. Mas, para se conseguir implantar um fluxo contnuo necessrio,
Captulo 1: Introduo
17
entre outros aspectos, reorganizar os recursos disponveis na fbrica, ou seja, re-projetar o
layout.
A reorganizao dos recursos produtivos constitui-se numa das peas chaves na
concepo e implantao, com sucesso, da Produo Enxuta. Como ser apresentado em
detalhes mais adiante, dentre os tradicionais sete desperdcios identificados por Shingo no
Sistema Toyota de Produo, trs destes esto diretamente relacionados com a disposio
fsica dos equipamentos de produo: Transporte Excessivo, Movimentao Desnecessria e
Estoques.
Atualmente, muitas empresas ainda se utilizam de arranjos fsicos inadequados que
oneram seu processo produtivo. Isso tem incorrido em perdas considerveis em termos de
aumento no tamanho dos lotes de transferncia, movimentao excessiva dos funcionrios e
dos produtos/peas, aumento no lead time total de fabricao, etc. E existem tambm perdas
no-mensurveis como a dificuldade de gerenciamento do fluxo produtivo em um layout com
fluxos de processo aleatrios.
Com base neste cenrio busca-se neste trabalho desenvolver um modelo de projeto e
implantao de layout, com base nos conceitos e princpios da Produo Enxuta, o qual
auxilie as empresas a projetarem ou mesmo reestruturarem seus layouts existentes,
adequando-os da melhor forma possvel s suas caractersticas particulares.
1.2 Justificativa
"Tanto a Europa Ocidental desenvolvida, como os pases emergentes do Leste
Europeu esto encontrando enormes problemas para enfrentar as expectativas crescentes dos
clientes, e proporcionar qualidade em um mundo onde as velhas frmulas de produo em
massa no so mais aplicveis", (MASING, 2002).
Esse cenrio pode ser observado em empresas em todo o mundo. Os princpios de
competitividade, nos quais se fundamentava a produo em massa no mais existem. A
Filosofia de Produo Enxuta prope uma resposta de adaptao dos sistemas produtivos s
necessidades do mercado consumidor atual. Esta nova forma de produzir levou a Toyota a
patamares de excelncia ainda perseguidos por muitas empresas.
Em particular, o desenvolvimento dessa pesquisa justifica-se na importncia que o
layout assume perante o Sistema de Produo Enxuta. A anlise do layout, com base nos
Captulo 1: Introduo
18
conceitos de fluxo contnuo, fluxo unitrio de peas, estoques zero, gesto visual, entre outros
fatores a base para uma empresa ter um sistema de manufatura gil e flexvel.
A concepo e projeto do layout tm se mostrado como etapa chave na implantao do
Sistema de Produo Enxuta. Por exemplo, Miltenburg (2001) destaca que muitos autores
afirmam que entre as ferramentas utilizadas pela Produo Enxuta, o layout celular mostra-se
muito adequado para possibilitar a reduo de lead times, custos e melhoria da qualidade.
A importncia do layout transcende os aspectos meramente de movimentao de
material e tamanho dos lotes de produo. O arranjo fsico dos equipamentos impacta, entre
outros aspectos, no grau de dificuldade da programao e controle da produo.
Portanto, o estudo do layout envolvendo todos esses aspectos quantitativos e
qualitativos, muito importante como base de conhecimento a ser utilizado pelas empresas
que buscam atingir excelncia no seu processo de fabricao.
1.3 Oportunidade de Pesquisa
A abordagem de layout do Sistema de Produo Enxuta tem se concentrado
principalmente nas clulas de manufatura. Muito pouco tem sido abordado na literatura sobre
a possibilidade de se utilizar outras formas de disposio fsica dos equipamentos em um
contexto de Produo Enxuta.
Alm disso, muitos trabalhos buscam mostrar a importncia do layout em termos de
reduo de movimentao de peas. Poucos estudos tm buscado mostrar quais so os ganhos
qualitativos que o layout pode gerar como, gerenciamento visual, influncia no nvel de
complexidade da programao, reduo do lead time, melhoria da qualidade, entre outros.
Por ltimo, em ambientes de alta variedade de peas e produtos existe uma dificuldade
em se implantar o layout celular. Portanto, como se deve proceder em cenrios de produo
como esse? Qual o melhor modelo de layout a se utilizar?
Nesse contexto, com o propsito de iniciar um debate sobre esse aspecto, algumas
questes de pesquisa foram formuladas para esse trabalho:
1. Como projetar um layout em ambientes de alta variedade de peas e produtos,
considerando os princpios da produo enxuta?
Captulo 1: Introduo
19
2. Quais as principais dificuldades em se alterar um layout com a fbrica em
funcionamento?
3. Quais os benefcios, quantitativos e qualitativos, que a mudana de layout pode
trazer para uma empresa que est implantando o Sistema de Produo Enxuta?
4. Quais as caractersticas associadas aos tipos de layout que esto em conformidade
com os princpios da Produo Enxuta?
5. As clulas de manufatura so o nico layout que deve ser utilizado na implantao
do Sistema de Produo Enxuta ou outras formas de layout podem ser usadas?
6. Dentro da Filosofia de Produo Enxuta existem caractersticas de processo que
induzem a tipos especficos de layout?
1.4 Objetivo
1.4.1 Geral
Dentro do universo de conceitos e aspectos da Produo Enxuta, o foco desta pesquisa
trabalhar a questo do projeto do layout, em ambientes de alta variedade de peas/produtos,
em empresas que esto implantando ou j consolidaram a implantao desta Filosofia.
O objetivo desenvolver um modelo para projeto, planejamento e implantao de
layout, em ambientes de alta variedade de peas/produtos, com base nos conceitos da
Produo Enxuta.
1.4.2 Especfico
Os objetivos especficos so:
1. Desenvolver um modelo de projeto de layout em ambientes de alta variedade de
peas/produtos, que contemple os princpios de Produo Enxuta.
2. Levantar quais so os benefcios, quantitativos e qualitativos, que a mudana de
layout pode trazer para a empresa que adota o Sistema de Produo Enxuta.
3. Levantar se existem outras formas de layout, diferentes das clulas de produo,
que podem ser utilizadas na implantao do Sistema de Produo Enxuta.
Captulo 1: Introduo
20
4. Levantar quais as caractersticas dos mais diversos layouts que esto em
consonncia com os princpios da Produo Enxuta.
5. Levantar se as caractersticas de produtos, componentes ou processos induzem a
tipos especficos de layouts.
6. Identificar as principais dificuldades em se projetar o layout com a fbrica em
funcionamento.
1.5 Escopo da pesquisa
O escopo do trabalho o desenvolvimento de um modelo de projeto de layout
direcionado para empresas de manufatura discreta em ambientes de alta variedade de
produtos. Essa restrio do modelo deve-se inviabilidade de se abordar todos os aspectos
dos diferentes ambientes de produo.
1.6 Metodologia de pesquisa
Segundo Miguel (2007) esta pesquisa pode ser classificada como um estudo de caso.
O estudo de caso um estudo de natureza emprica que investiga um determinado fenmeno,
geralmente contemporneo, dentro de um contexto real de vida, quando as fronteiras entre o
fenmeno e o contexto em que ele se insere no so claramente definidas. Trata-se de uma
anlise aprofundada de um ou mais objetivos (casos), para que permita o seu amplo e
detalhado conhecimento (GIL, 1996, BERTO e NAKANO, 2000). A principal tendncia em
todos os tipos de estudos de casos (exploratrios, explanatrios ou descritivos), que estes
tentam esclarecer o motivo pelo qual uma deciso ou um conjunto de decises foram tomadas,
como foram implementadas e com quais resultados alcanados (YIN, 2001).
Esse trabalho se baseou na metodologia determinada por Miguel (2007) para um
estudo de caso, ver figura 1.
Captulo 1: Introduo
21
1. DEFINIR UMA ESTRUTURA
CONCEITUAL-TERICA
Mapear a literaturaDelinear as proposiesDelimitar as fronteiras e grau de evoluo
2. PLANEJAR OS CASOS
Selecionar as unidades de anlise e contatoEscolher os meios para coleta e anlise dos dadosDesenvolver o protocolo para coleta dos dadosDefinir meios de controle da pesquisa
3. CONDUZIR TESTE PILOTO
Testar procedimentos de aplicaoVerificar qualidade dos dadosFazer os ajustes necessrios
4. COLETAR OS DADOS
Contatar os casosRegistrar os dadosLimitar os efeitos do pesquisador
5. ANALISAR OS DADOS
Produzir uma narrativaReduzir os dadosConstruir painelIdentificar causalidade
6. GERAR RELATRIO
Desenhar implicaes tericasProver estrutura para
replicao.
Figura 1 Modelo de pesquisa
Fonte: Miguel (2007)
A seguir so detalhadas as etapas e atividades do modelo de pesquisa adotado.
Etapa 1 Definir uma estrutura conceitual terica
Nesta etapa, ser realizada uma reviso bibliogrfica identificando trabalhos de cunho
terico e prtico em relao ao tema. O objetivo formar uma base terica que fundamente o
trabalho e justifique a importncia do mesmo.
Etapa 2: Planejar os dados
Segundo Miguel (2005) uma das primeiras tarefas nesse planejamento a escolha das
unidades a serem analisadas. Deve-se planejar a quantidade de estudos de casos que
fundamentaro a pesquisa. Neste trabalho, sero realizados trs estudos aplicaes prticas do
modelo de projeto de layout proposto, sendo que dois estudos de casos sero completamente
descritos. Para um dos estudos de casos ser relatado apenas os resultados.
Quanto ao mtodo de coleta de dados, ser realizada uma pesquisa in loco. Ou seja, o
pesquisador ir realizar visitas ao cho-de-fbrica e aplicar o modelo de projeto de layout
proposto, procurando observar as limitaes, dificuldades e virtudes do mesmo.
Captulo 1: Introduo
22
Etapa 3: Conduzir teste piloto
Nesta pesquisa nos era realizado um teste piloto conforme definido por Miguel
(2005). O que ser feito uma primeira aplicao do modelo em uma das empresas definidas.
Aps anlise e correes do modelo este dever ser aplicado em outras duas empresas.
Etapa 4: Coletar dados
A coleta dos dados consistir da aplicao do modelo e no levantamento das
informaes. Na pesquisa em anlise, a coleta de dados ser encerrada somente com a
finalizao do arranjo fsico de cada um dos estudos de casos.
Etapa 5: Analisar os dados
A anlise dos dados ser realizada aps aplicao em cada estudo de caso. Conforme
mencionado, o modelo de projeto de arranjo fsico ser aplicado inicialmente em uma
empresa, e aps anlises e possveis correes do modelo, este ser aplicado e analisado em
mais dois estudos de casos.
Etapa 6: Gerar relatrio
A ltima etapa desta pesquisa ser a elaborao do texto de defesa da tese. Neste texto,
de uma forma geral, dever constar o levantamento bibliogrfico realizado, os estudos de
casos, os resultados alcanados, uma anlise crtica do modelo e uma proposta de futuras
pesquisas nesta rea.
1.7 Organizao da tese
Este documento possui a seguinte estrutura:
Captulo 1 - Introduo: neste captulo esto inclusos os objetivos do projeto e a
metodologia cientfica adotada.
Captulo 2 - Sistemas de Produo: este captulo contempla um breve histrico sobre a
evoluo dos sistemas de produo.
Captulo 3 - O Sistema Toyota de Produo: este captulo tem como contedo uma
viso geral do Sistema Toyota de Produo.
Captulo 4 - Layout: Neste captulo so apresentados os diversos conceitos de layout e
tambm uma anlise crtica desses em relao aos princpios da Produo Enxuta.
Captulo 1: Introduo
23
Captulo 5 - O evento kaizen:este captulo aborda a questo do reprojeto do layout
com a fbrica mantendo suas atividades rotineiras. Neste captulo introduzida uma
metodologia de mudana com a fbrica em funcionamento.
Captulo 6 - Modelos de construo do layout: esse captulo apresenta uma anlise de
alguns modelos de projeto de layout existente na literatura.
Captulo 7 - Modelo de projeto de layout: este captulo apresenta o modelo de projeto
de layout desenvolvido.
Captulo 8 - Primeiro estudo de caso -Empresa de componentes soldados: neste
captulo apresentada a primeira aplicao prtica do modelo em uma empresa de itens
soldados.
Captulo 9 - Segundo estudo de caso - Empresa de turbinas de energia: neste
captulo apresentado o segundo estudo de caso desenvolvido em uma empresa fabricante de
turbinas de energia voltadas principalmente indstria de acar e lcool.
Captulo 10 - Concluso: o captulo contempla uma anlise geral do modelo, com suas
contribuies e restries.
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
24
CAPTULO 2
2. O SISTEMA TOYOTA DE PRODUO
A histria da Toyota tem incio com a fabricao de teares para a indstria txtil.
Somente tempos depois, devido a um desejo pessoal do seu fundador, esta direcionou seus
esforos para a fabricao de automveis.
Para Corra e Corra (2004) a perda da guerra pelo Japo em 15 de agosto de 1945
marcou um reincio para a Toyota. A partir desse momento, devido s caractersticas do
mercado interno japons, a empresa sentiu a necessidade de reestruturar seu modelo de
produo. Este foi o ponto de incio da Produo Enxuta.
Standard e Davis (1999) destacam que no final da Segunda Guerra Mundial a Toyota
era o maior fabricante de carros no Japo. Entretanto, comparando a produo da Toyota com
as empresas automobilsticas do Ocidente sua produo era muito baixa. At 1950 a Toyota
tinha produzido ao longo de toda sua existncia apenas 2700 veculos. Este volume de
produo era inferior ao que era produzido na planta da Ford em Rouge em um simples
perodo de produo.
Diferentemente do que ocorria nos Estados Unidos e na Europa existia, no Japo, uma
necessidade de produzir veculos diferentes, ao contrrio dos modelos padronizados
fabricados pelo sistema de produo em massa. As poucas fbricas de automveis no Japo
em 1950 necessitavam suprir uma demanda de transporte extremamente diversa como carros,
veculos (vans) de entregas, caminhes, ambulncias, limousines, caminhes de bombeiros,
etc. (STANDARD E DAVIS, 1999).
Com o fim da Guerra a Toyota sentiu a necessidade de se desenvolver ou seria
eliminada do mercado pelas indstrias do Ocidente em franca expanso. Um problema da
empresa destacado por Standard e Davis (1999) era que a produtividade da fbrica era nove
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
25
vezes menor do que a produtividade das empresas ocidentais. Segundo Corra e Corra
(2004) os japoneses no acreditavam que era possvel que um trabalhador ocidental fosse
nove vezes mais eficiente do que um trabalhador japons. Provavelmente, eles estavam
desperdiando alguma coisa. E uma coisa que no podia acontecer em um ambiente escasso
como era o do Japo do ps-guerra eram desperdcios. Com base nessa percepo iniciou-se
o desenvolvimento do Sistema de Produo da Toyota, fundamentado basicamente em um
nico princpio: Eliminar desperdcios.
Anos depois, os resultados alcanados pelo novo modelo de produo ganharam
destaque com a publicao do livro A mquina que mudou o mundo. Nesse trabalho,
Womack ET AL. (1990) fizeram uma anlise comparativa entre a Toyota e as demais
empresas automobilsticas. Os ndices de produtividade e os demais critrios levados em
considerao demonstravam uma superioridade da empresa em relao as mais tradicionais
indstrias automobilsticas. Foi a primeira vez que o mundo ocidental percebeu que os
esforos japoneses iniciados no ps-guerra tiveram um sucesso muito alm do esperado dando
incio a uma completa revoluo nos sistemas de produo. Este modelo de produo foi
denominado neste trabalho de Sistema de Produo Enxuta (Lean Production).
Embora o termo Produo Enxuta tenha ganhado destaque apenas aps a publicao
do livro de Womack e Jones, a primeira pessoa a utilizar o termo lean (enxuto) foi
KRAFCIK (1988) em seu artigo intitulado Triumph of the Lean Production System. O
autor, em seu trabalho, busca salientar dois pontos importantes. Primeiro, que nem toda
empresa japonesa possui um sistema produtivo enxuto semelhante ao da Toyota. E segundo,
os conceitos do sistema lean embora tenham sido desenvolvidos no contexto da Toyota
podem ser implantados com sucesso em qualquer empresa, independentemente do pas.
O Sistema Toyota de Produo pode ser decomposto em um conjunto de princpios e
ferramentas. A seguir, sero apresentadas algumas definies encontradas na literatura e
princpios desse sistema de produo.
2.1 Definio de Sistema de Produo Enxuta
O Sistema de Produo Enxuta pode ser definido basicamente como um sistema que
busca saciar a todas as expectativas dos clientes com base na eliminao de desperdcios.
Algumas definies de Produo Enxuta so apresentadas a seguir.
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
26
Segundo Nystuen (2002) Produo Enxuta refere-se a eliminar desperdcios ao longo
de toda a empresa do cho de fbrica at aos escritrios. produzir o que os consumidores
querem no momento que eles desejam. Deve-se focar o modelo japons de produo em
aprender como produzir mais utilizando menos recursos.
A Produo Enxuta pode ser definida tambm como um sistema de negcios para
organizar e gerenciar o desenvolvimento de produtos, operaes, fornecedores e relaes com
o cliente. A produo lean, em comparao produo em massa, requer menos esforo
humano, menos espao, menos capital e menos tempo para fabricar produtos com menos
defeitos de acordo com as especificaes precisas dos desejos dos clientes, (LEAN
INSTITUTE BRASIL, 2003).
Segundo Kasul e Motwani (1997) o Sistema Toyota de Produo fornece manufatura
a quantidade necessria dos itens necessrios no tempo necessrio. O objetivo gerar um
sequenciamento eficiente da produo que foca no estudo dos movimentos dos trabalhadores
e na eliminao de desperdcios.
Segundo Slack ET AL. (1999), uma definio abrangente para a Produo Enxuta
seria:
A Produo Enxuta uma abordagem disciplinada, que visa aprimorar a
produtividade global e eliminar os desperdcios. Ela possibilita a produo eficaz em termos
de custo, assim como o fornecimento apenas da quantidade necessria de componentes, na
qualidade correta, no momento e locais corretos, utilizando o mnimo de instalaes,
equipamentos, materiais e recursos humanos. A Produo Enxuta dependente do balano
entre a flexibilidade do fornecedor e a flexibilidade do usurio. Ela alcanada por meio da
aplicao de elementos que requerem um envolvimento total dos funcionrios e trabalho em
equipe. Uma filosofia chave da Produo Enxuta a simplificao.
Warnecke e Hser (1995) descrevem a Produo Enxuta como um sistema de medidas
e mtodos os quais quando tomados em conjunto, tm o potencial de tornar a empresa enxuta
e, portanto, competitiva.
Inmeras outras definies so apresentadas na literatura. Todas tm convergido para
um nico ponto: a eliminao de desperdcios. Como definio geral do Sistema Toyota a
seguir apresentada a viso de um dos seus idealizadores, Ohno (1988).
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
27
A base do Sistema Toyota de Produo a eliminao de desperdcios. O Sistema
est apoiado em dois pontos principais, o Just in time e a autonomao. O Just in time
significa que, em um processo produtivo, as peas corretas precisam chegar linha de
montagem no tempo necessrio e somente na quantidade necessria. A empresa que consegue
estabelecer esse padro de fluxo pode atingir um nvel zero de inventrio em processo. A
autonomao (automao com toque humano) envolve o maior poder que o funcionrio
possui para tomar decises, inclusive de parar a linha de produo em casos de problemas
detectados.
A figura 2 apresenta os principais pontos do sistema de Produo Enxuta.
Figura 2 Sistema de Produo Enxuta (Lean Institute, 2003)
Outro dos idealizadores da Produo Enxuta destaca os seguintes pontos com relao
a esse Sistema de produo, Shingo (1996):
O princpio da minimizao dos custos um conceito bsico subjacente ao
Sistema Toyota de Produo. A sobrevivncia da empresa depende, portanto, da
reduo dos custos. Isso requer a eliminao completa das perdas.
A melhor resposta demanda a produo contrapedido. Sob esse sistema, a
produo tradicional em grandes lotes deve ser abandonada. As exigncias da
produo contrapedido (alta diversidade, produo em baixas quantidades, entrega
rpida e manejo da flutuao da carga) somente podem ser satisfeitas pela contnua
e inflexvel eliminao da perda por superproduo.
Estabilidade
Heijunka Trabalho Padronizado Kaizen
Fluxo Contnuo
Tempo Takt
Sistema Puxado
Parar e notificar
anormalidades
Separar o
trabalho humano
do trabalho das
mquinas
JidokaJust in Time
Objetivo: Qualidade, baixo custo e Lead Time curto
Estabilidade
Heijunka Trabalho Padronizado Kaizen
Fluxo Contnuo
Tempo Takt
Sistema Puxado
Parar e notificar
anormalidades
Separar o
trabalho humano
do trabalho das
mquinas
JidokaJust in Time
Objetivo: Qualidade, baixo custo e Lead Time curto
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
28
O Sistema Toyota aceita o desafio da reduo do custo da mo-de-obra e
reconhece a vantagem de usar mquinas que sejam independentes dos
trabalhadores. A reduo do custo de mo-de-obra um comprometimento cada
vez mais presente no Sistema Toyota de Produo, simbolizada pela expresso
mnima fora de trabalho.
A Toyota transformou um sistema de produo passivo e conciliatrio,
investigando as origens da produo convencional e derrubando crenas
comumente aceitas para construir um novo sistema calcado em conceitos que
jamais haviam sido antes utilizados.
Feld (2001) atribui Produo Enxuta cinco elementos bsicos, os quais esto
relacionados criao de um fluxo contnuo de produo, capacitao das equipes de trabalho
e medio de desempenho das tarefas realizadas. Esses elementos so apresentados em
detalhe a seguir:
a. Fluxo da Manufatura (Manufacturing Flow): relaciona-se a toda uma anlise do
fluxo de manufatura no cho-de-fbrica. Envolve o mapeamento dos processos,
anlise da rotina (trabalho, processo, volume), clculo de takt time, balanceamento
da carga de trabalho, dimensionamento de kanban, layout celular, padronizao do
trabalho e fluxo unitrio de peas.
b. Organizao (Organization): est relacionado a aspectos de treinamento e
capacitao de pessoas para realizao das tarefas de forma eficaz. Envolve
aspectos como desenvolvimento de gerentes com viso de Produo Enxuta,
treinamento de operrios envolvendo: desenvolvimento da mentalidade enxuta,
controle de clulas, melhoria contnua, esclarecimento de regras e
responsabilidades, etc.
c. Controle do processo (Process Control): est relacionado a aspectos diretos de
monitoramento, controle, estabilizao e desenvolvimento de caminhos para
melhoria do processo. Utiliza as seguintes ferramentas: Manuteno Produtiva
Total, Poka yoke, SMED (Single Minute Exchange of Dies), Controle Visual, 5S,
entre outras.
d. Mtricas (Metrics): relaciona-se ao monitoramento do desempenho em relao s
metas alvo estipuladas. As mtricas podem ser: tempo de entrega no prazo
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
29
estipulado, lead time do processo, custo total, giro de estoque, utilizao do
espao, distncia percorrida por peas e produtos, produtividade, etc.
e. Logstica (Logistics): relacionado a aspectos de definio das regras de operao e
aos mecanismos de planejamento e controle do fluxo de material. Envolve o
balanceamento da carga de trabalho, anlise ABC para controle das peas e
produtos, alinhamento entre clientes e fornecedores, anlise do mix na manufatura,
etc.
2.2 Os princpios da Produo Enxuta e os desperdcios de um sistema tradicional de
produo.
Shingo (1996), Womack e Jones (1996) e Bullington (2003), definem cinco princpios
para a Produo Enxuta. Estes tm como objetivo aumentar a flexibilidade da empresa e
capacit-la para responder de forma rpida e eficiente s necessidades dos clientes. Os
princpios so apresentados a seguir:
1. Primeiro Princpio da Produo Enxuta: Especifique o valor.
o ponto de partida e deve ser definido segundo a perspectiva dos clientes finais.
Deve-se comear com uma tentativa consciente de definir precisamente o valor em termos de
produtos e servios especficos. A especificao do valor consiste, portanto da determinao
exata dos anseios e expectativas do cliente para um determinado produto ou servio.
2. Segundo Princpio da Produo Enxuta: Identifique a cadeia de valor.
Consiste em identificar o conjunto de todas as atividades para se levar um produto
especfico a passar pelas tarefas de desenvolvimento (da concepo ao lanamento), de
gerenciamento da informao (recebimento do pedido entrega), e de transformao fsica
propriamente dita (da matria prima ao produto acabado).
3. Terceiro Princpio da Produo Enxuta: Organize o fluxo de valor de forma a obter um
fluxo fluente.
necessrio fazer com que as etapas que criam valor fluam. Isso exige uma mudana
de mentalidade, o produto e suas necessidades devem ser o foco, e no as mquinas e
equipamentos. O objetivo reduzir as atividades que no agregam valor.
4. Quarto Princpio da Produo Enxuta: Estabelea uma Produo Puxada.
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
30
fazer o que os clientes (interno e externo) precisam no momento certo, permitindo
que o produto seja puxado quando necessrio. Isso minimiza os estoques comumente
encontrados em sistemas do tipo empurrado.
5. Quinto Princpio da Produo Enxuta: Busque a Perfeio.
Neste caso, fazer com que os princpios destacados anteriormente sejam seguidos em
um processo contnuo, ininterrupto, de melhoria. Isso se torna possvel porque, ao dar
condies para que o fluxo de valor flua sempre ocorrer uma exposio dos desperdcios
ocultos abrindo a possibilidade para se realizar novas melhorias.
O principal foco dos idealizadores do sistema Toyota de Produo no seu trabalho do
dia a dia era a eliminao de desperdcios. Considera-se como desperdcio toda atividade que
no agrega valor ao produto. Segundo Standard e Davis (1999) atividade que agrega valor
(AV) todo esforo que produz algo de valor aos olhos do cliente. Ex.: estampagem, pintura,
etc. Por outro lado, atividade que no agrega valor (NAV) so os esforos que no produzem
nenhum benefcio aos olhos dos clientes. Ex.: movimentao de peas, retrabalho, contagem,
estocagem, etc. Existe tambm um conjunto de atividades que embora no agreguem valor ao
produto so necessrias. Ex.: carregamento de uma mquina, processamento da ordem de
produo, etc.
Segundo Conner (2001) a maior parte das atividades realizadas na empresa no agrega
valor ao produto. Apenas 5% do tempo total que um produto est sendo processado so
constitudos por atividades que realmente agregam valor ao produto. 95% de todo tempo
dispensado dentro da fbrica esto relacionados a atividades que no geram nenhum valor ao
produto.
A figura 3 apresenta um comparativo entre as atividades que agregam e no agregam
valor para um produto com apenas duas operaes de transformao.
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
31
Figura 3 Tempo das atividades que agregam e no agregam valor ao produto
Pode-se destacar da figura 3 que quanto maior o nmero de operaes maior a
tendncia em aumentar a disparidade entre o tempo de agregao e o tempo de no agregao
de valor ao produto.
Com relao aos desperdcios de produo, segundo Womack ET AL. (1996) Shingo
identificou sete tipos de desperdcios que deveriam ser combatidos para que o Sistema Toyota
de Produo conseguisse atingir seus objetivos. Estes desperdcios so detalhados a seguir:
1. Primeiro Desperdcio: Superproduo
Segundo Shingo (1996) existem dois tipos de superproduo:
a. Quantitativa: fazer mais produtos do que o necessrio.
b. Antecipada: fazer o produto antes que ele seja necessrio.
A superproduo quantitativa gera um aumento no work in process, gera um aumento
na movimentao de peas, gera a necessidade de armazenamento, alm de em muitos casos
estar baseada em uma expectativa de demanda que pode no se concretizar.
A superproduo antecipada gera como desperdcios a utilizao de matria-prima em
produtos que no so necessrios no momento e gera falta de matria-prima em produtos que
esto sendo requisitados com urgncia, gera ocupao da mo-de-obra em produtos no
necessrios no momento, etc.
Segundo Hines ET AL. (2000) superproduo reconhecido como o mais srio
desperdcio que atrapalha a implantao de um fluxo suave de produtos e servios e inibe
tambm a qualidade e a produtividade. A superproduo tende a levar a um lead time e
estoques elevados. Entre outras coisas a superproduo corrobora para a camuflagem dos
1. Receber M.P.
2. Movimentar M.P. at estao de trabalho
3. Fazer setup da mquina
4. Carregar a mquina com a M.P.
5. Processar o produto
6. Retirar o produto da mquina
7. Movimentar at a prxima estao de trabalho
8. Fazer setup
9. Carregar a mquina
10. Processar o produto
11. Retirar o produto da mquina
12. Movimentar o produto at rea de qualidade
13. Fazer inspeo da pea
14. Movimentar o produto at local de armazenagem
15. Expedir o produto para o cliente
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
OPERAO QUE NO
AGREGA VALOR
OPERAO QUE
AGREGA VALOR
Lead Time
1. Receber M.P.
2. Movimentar M.P. at estao de trabalho
3. Fazer setup da mquina
4. Carregar a mquina com a M.P.
5. Processar o produto
6. Retirar o produto da mquina
7. Movimentar at a prxima estao de trabalho
8. Fazer setup
9. Carregar a mquina
10. Processar o produto
11. Retirar o produto da mquina
12. Movimentar o produto at rea de qualidade
13. Fazer inspeo da pea
14. Movimentar o produto at local de armazenagem
15. Expedir o produto para o cliente
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
OPERAO QUE NO
AGREGA VALOR
OPERAO QUE
AGREGA VALOR
Lead Time
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
32
problemas de produo tornando mais rduo e complexo o processo de melhoria contnua. A
figura 4 mostra o acmulo de excesso de work in process devido superproduo.
Figura 4 Desperdcio de Superproduo
2. Segundo desperdcio: Espera
As esperas referem-se a longos perodos de ociosidade de pessoas, peas e
informaes, resultando em um fluxo pobre, bem como em lead times longos. Podem-se ter
dois tipos de esperas:
Esperas de processo: referem-se a lotes no processados aguardando pelo
processamento.
Esperas de lotes: sempre que um lote est sendo processado, com exceo da pea
em processamento, todas as outras peas do lote esto aguardando seja antes ou
depois do processo. Isso caracteriza uma espera de lote.
3. Terceiro desperdcio: Transporte Excessivo
O desperdcio de transporte excessivo faz aluso movimentao excessiva de
pessoas, informaes ou peas resultando em dispndio desnecessrio de capital, tempo e
energia. O transporte excessivo fruto direto da inadequao do layout fabril. A disposio de
mquinas e equipamentos impacta diretamente no nvel de movimentao interna na fbrica.
A figura 5 mostra uma representao esquemtica da movimentao de peas e produtos ao
longo de uma fbrica.
Como se pode observar, normalmente, no existe um fluxo lgico de fabricao que
minimize a movimentao das peas/produtos no cho-de-fbrica. Na maioria das empresas,
os equipamentos so agrupados por semelhana o que, em muitos casos, acaba por onerar a
distncia percorrida por operadores e produtos na fbrica.
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
33
Figura 5 Transporte excessivo ao longo da fbrica
4. Quarto desperdcio: Processo Inadequado
Consiste da utilizao de procedimentos, sistemas inadequados e, a um nvel mais
operacional, de um jogo errado de ferramentas. Alm disso, para Hines ET AL. (2000)
processo inadequado ocorre tambm quando solues complexas so usadas para
procedimentos simples, como a aquisio e utilizao de uma mquina muito complexa e no
flexvel ao invs de vrias mquinas simples. Este tipo de desperdcio encoraja a
superproduo devido, a muitas vezes, dificuldade em se realizar operaes de setup em
mquinas muito complexas.
5. Quinto desperdcio: Estoques
Segundo Corra e Corra (2004) os estoques, alm de ocultarem outros tipos de
desperdcios, significam desperdcios de investimento e espao. A sua reduo deve ser feita
atravs da eliminao das causas geradoras da necessidade de se manterem os estoques. Entre
algumas dessas causas geradoras pode-se citar a falta de uma adequada programao da
produo, setups elevados, flutuaes na demanda, etc. Particularmente, em relao ao layout,
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
34
quando equipamentos de produo esto muito distantes existe uma tendncia em se produzir
em lotes grandes, aumentando os estoques em processo, devido inviabilidade de se fazer um
transporte pea a pea.
Os estoques podem aparecer de trs formas bem distintas nas empresas: Matria-
prima, Estoque em Processo e Produto Acabado, ver figura 6.
Figura 6 Desperdcio de estoques
6. Sexto Desperdcio: Movimentao Desnecessria
Origina-se da desorganizao do ambiente de trabalho, resultando em baixa
performance dos aspectos ergonmicos. O desperdcio de movimentao desnecessria
reporta-se inadequao dos postos de trabalho, m localizao de ferramentas e dispositivos
utilizados pelo operador, que geram a necessidade de realizar movimentos, por parte do
operador, muito inadequados. Esse desperdcio tem impacto direto na produtividade do
operador.
7. Stimo Desperdcio: Produtos defeituosos
Segundo Corra e Corra (2004) problemas de qualidade geram os maiores
desperdcios do processo. Produzir produtos defeituosos significa desperdiar materiais,
disponibilidade de mo-de-obra, disponibilidade de equipamentos, movimentao de
materiais defeituosos, etc.
Alm dos sete tradicionais desperdcios alguns autores destacam um oitavo
desperdcio: desperdcio de pessoas. Este apresentado a seguir.
8. Oitavo desperdcio: Pessoas
Segundo Alukal (2003) a no utilizao do conhecimento e da experincia das pessoas
que trabalham em todos os departamentos da empresa um desperdcio. Pelo fato dessas
ESTOQUE DE
MATRIA-PRIMA
ESTOQUE DE
MATERIAL EM
PROCESSO
ESTOQUE DE
PRODUTO
ACABADO
Captulo 2: O Sistema Toyota de Produo
35
pessoas conhecerem em detalhes os processos na empresa estas tem grandes contribuies a
fazerem. Mas poucas so as empresas que exploram esse potencial de seus funcionrios.
A Produo Enxuta lana mo de um conjunto de ferramentas para combater esses
desperdcios. Neste trabalho, ser apresentada a anlise de layout como forma de combater
alguns dos desperdcios apresentados
.
Captulo 3: Layout
36
CAPTULO 3
3. LAYOUT
A melhor movimentao de material no movimentar
(Sims, 2002)
Segundo Muther (1976) o arranjo das reas de trabalho nasceu com o comrcio e o
artesanato. Com o desenvolvimento dos sistemas produtivos, maior ateno passou a ser dada
utilizao do espao fsico nas organizaes.
Com o advento da Revoluo Industrial o projeto das instalaes fsicas passou a ser
regido pela energia e a movimentao da matria-prima. Lee (1998) destaca que as indstrias
txteis exigiam grandes quantidades de gua para gerar energia e sua organizao era
dominada por estranhos eixos e correias. As primeiras indstrias de ferro e ao localizavam-se
prximo a rios, ferrovias ou minas; seu projeto era determinado pelas necessidades de
transporte de carvo, minrio de ferro e calcrio.
A evoluo tecnolgica permitiu que a maioria das indstrias no tivesse mais a
necessidade de se localizar prximas aos locais de fonte de energia ou matria-prima. Alm
disso, segundo Lee (1998) com o advento da produo em massa o foco passou a ser a
otimizao do fluxo de produo. A micro diviso do trabalho tornou a habilidade menos
importante do que a movimentao eficiente do produto.
Mas, muito embora nos dias atuais os mecanismos de transportes sejam altamente
eficientes e as informaes fluam de forma rpida pelo cho-de-fbrica o planejamento do
layout ainda de fundamental importncia. A aproximao de equipamentos eliminando o
manuseio excessivo das peas pela fbrica e a possibilidade de formao de equipes
multifuncionais so alguns dos benefcios advindos de uma organizao fsica adequada.
Captulo 3: Layout
37
3.1 Um breve histrico sobre os modelos de planejamento do layout
O primeiro modelo de planejamento do layout foi proposto por Muther. Este props o
Sistema SLP (Systematic Layout Planning). O mtodo proposto focava, principalmente, a
busca pela otimizao do fluxo de materiais.
Chien (2004) destaca que muitas tecnologias como a Teoria da Lgica Fuzzy (Cheng e
Gen, 1996), Programas Dinmicos (Rosenblatt, 1986), Algoritmos Genticos, Simulao
Computacional (Azadivar e Wang, 2000), etc. foram desenvolvidas com objetivo de projetar
layouts eficientes. Mas o modelo desenvolvido por Muther ainda encontra grande aceitao
no meio empresarial e acadmico.
Canem ET AL. (1996) destaca em ordem cronolgica os principais softwares de
auxlio ao projeto de layout, ver figura 7.
Figura 7 Lista cronolgica dos softwares de projeto de layout
Fonte: Canem ET AL. (1996)
Muito embora os softwares computacionais sejam uma ferramenta de auxlio no
planejamento do layout esses ainda encontram pouca aplicabilidade prtica nas empresas,
devido a:
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- Necessidade de mo-de-obra especializada para manuse-lo.
- Tempo necessrio para aplic-lo o qual em muitos casos maior do que a
tolerncia das empresas.
- No fornece como resultado a soluo tima.
- Falta de conhecimento das empresas sobre a existncia de softwares de arranjo
fsico.
3.2 A importncia do layout para as empresas
Segundo Black (1998) mudanas significativas esto ocorrendo no projeto de
sistemas de manufatura, motivadas pelas seguintes tendncias:
O aumento do nmero e variedade de produtos continuar resultando numa queda
de quantidade (tamanho do lote) conforme a variedade aumente.
Solicitaes para menores tolerncias (mais exatido e preciso produzindo
melhor qualidade) continuaro a aumentar.
O aumento na variedade de materiais, materiais complexos, com propriedades
extremamente diversas causar posterior proliferao no nmero de processos de
fabricao.
O custo dos materiais, incluindo movimentao de materiais e energia, continuar
a ser parte principal do custo total do produto, e a mo-de-obra direta representar
apenas 5 a 10% do total e continuar a diminuir.
A confiabilidade do produto aumentar em resposta ao nmero excessivo de
aes de responsabilidade pelos produtos.
O tempo entre a concepo do projeto e o produto fabricado ser reduzido atravs
dos esforos de engenharia simultnea.
Mercados globais sero alimentados por produtos globais.
Estas tendncias requerem os seguintes tipos de respostas em termos de sistemas de
manufatura:
Melhorias contnuas nos sistemas de manufatura devido s constantes necessidades
de melhorias dos produtos.
Captulo 3: Layout
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O sistema deve ser capaz de produzir produtos com qualidade superior com custo
(unitrio) reduzido e entrega no prazo em resposta s demandas dos clientes.
O sistema deve ser projetado para ser flexvel e compreensvel (mais simples e
mais focado), e tambm mais confivel.
Em resumo, os sistemas de manufatura devem tornar-se cada vez mais geis e
flexveis para poderem atender as crescentes expectativas do mercado.
Segundo Gonalves Filho (2005) um sistema de manufatura eficiente pode ser obtido
combinando-se quatro variveis: tecnologia de fabricao atualizada, um layout otimizado,
uma mo-de-obra treinada e motivada e um gerenciamento adequado. Essas quatro variveis
no so independentes uma da outra. Por exemplo, mais fcil alcanar integrao entre
equipes quando se opta por um layout celular do que quando se adota um layout funcional.
Em relao varivel layout esta uma das peas chaves no processo de projeto e
implantao do Sistema de Produo Enxuta. A disposio fsica dos equipamentos est
relacionada diretamente a trs dos oito desperdcios citados anteriormente:
Transporte Excessivo.
Movimentao desnecessria.
Estoques
As decises de arranjo fsico so muito importantes, pois podem refletir diretamente
no desempenho da empresa e na satisfao do cliente. Slack ET AL. (1999) destaca algumas
das razes prticas que tornam as decises sobre layouts importantes:
Arranjo fsico freqentemente uma atividade difcil e de longa durao devido s
dimenses fsicas de recursos de transformao movidos.
O re-arranjo fsico de uma operao existente pode interromper seu funcionamento
suave, levando insatisfao do cliente ou perdas na produo.
Se o arranjo fsico (examinado a posteriori) est errado, pode levar a padres de
fluxo excessivamente longos, estoque de materiais, filas de clientes formando-se
ao longo da operao, tempos de processamento desnecessariamente longos,
operaes inflexveis, fluxos imprevisveis e altos custos.
Segundo Corra e Corra (2004) um bom projeto de arranjo fsico pode visar tanto
eliminar atividades que no agregam valor como enfatizar atividades que agregam, como:
Captulo 3: Layout
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Minimizar os custos de manuseio e movimentao interna de materiais.
Utilizar o espao fsico disponvel de forma eficiente.
Apoiar o uso eficiente da mo-de-obra, evitando que esta se movimente
desnecessariamente.
Facilitar a comunicao entre as pessoas envolvidas na operao, quando
adequado.
Reduzir tempos de ciclo dentro da operao, garantindo fluxos mais linearizados,
sempre possvel e coerente com a estratgia.
Facilitar a entrada, sada e movimentao dos fluxos de pessoas e de materiais.
Incorporar medidas de qualidade (por exemplo, respeitando distncias entre
setores que produzam produtos que possam ser contaminados um pelo outro) e
atender a exigncias legais de segurana no trabalho (por exemplo, mantendo
isolado setores que possam necessitar de proteo especial do trabalhador).
Facilitar manuteno dos recursos, garantindo fcil acesso.
Facilitar acesso visual s operaes, quando adequado.
Segundo Black (1998), neste mundo de competio internacional, o sucesso de uma
unidade fabril depende do projeto de seu sistema de manufatura. O sistema fabril deve
satisfazer as necessidades de seus usurios, os clientes internos da empresa.
Neste contexto, o projeto da disposio fsica dos equipamentos torna-se num fator
crtico no desempenho da organizao. Existem diversas tipos de layout. Cada um desses ser
abordado na prxima seo. Abaixo segue uma definio de layout segundo Gonalves Filho
(2005):
O arranjo fsico de uma unidade produtiva pode ser entendido como a disposio
fsica dos vrios elementos ou recursos produtivos utilizados para a produo de um bem ou
servio, tais como mquinas, equipamentos, instalaes e pessoal. O arranjo fsico define o
relacionamento fsico entre as diversas atividades e determina a maneira segundo a qual os
recursos transformados (materiais, informaes e clientes) fluem atravs da operao.
Captulo 3: Layout
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3.3 Porque planejar o layout?
O projeto do layout uma importante etapa do planejamento do sistema produtivo.
Segundo Muther (1976) o tempo despendido no planejamento do arranjo fsico antes de sua
implantao evita que as perdas assumam grandes propores e possibilita que todas as
modificaes se integrem segundo um programa global e coerente, que permite o
estabelecimento de uma seqncia lgica para as mudanas, alm de facilit-las.
Canem ET AL. (1996) destaca que o planejamento do layout importante, pois esse,
normalmente, representa os maiores e mais caros recursos da organizao.
Djassemi (2006) afirma que a eficincia da manufatura depende de inmeros fatores,
entre eles o layout das mquinas e equipamentos. Segundo o autor, tpicos procedimentos de
projeto de layout buscam alocar os vrios equipamentos e departamentos de forma a
minimizar o lead time de produo, aumentar o giro do work-in-process e maximizar a sada
de produtos do processo produtivo.
Rawabdeh e Tahboub (2005) destacam que a eficincia do arranjo fsico um dos
mais importantes aspectos dos sistemas de manufatura contemporneos. Isto pode ser
justificado porque o planejamento do layout um processo crtico de longo prazo e requer um
alto investimento de capital. Alm disso, qualquer alterao no layout existente representa
gastos elevados, desde que os equipamentos no sejam flexveis e adaptados para a mudana.
Conseqentemente, o arranjo fsico torna-se em um importante aspecto industrial, afetando
direta ou indiretamente no custo do produto. Os autores tambm afirmam que o layout afeta a
produtividade e o desempenho da fbrica, a utilizao eficiente da mo-de-obra, o espao
utilizado e mesmo a motivao dos operadores.
Alm de impactar nas operaes do cho-de-fbrica o layout tambm impacta nas
atividades de escritrio. Haynes (2008), por exemplo, apresenta os impactos que o arranjo
fsico do escritrio tem sobre o desempenho das pessoas, e conseqentemente, sobre os
resultados da rea de trabalho.
A disposio fsica mais comum e utilizada nas empresas o layout funcional. Mas
estudos tm demonstrado que esse arranjo fsico trs consigo uma srie de limitaes ao fluxo
produtivo. Portanto, o planejamento do layout contemplando aspectos como o fluxo de
materiais, estoques em processo, gesto do processo, entre outros, tem impacto direto no
desempenho das indstrias.
Captulo 3: Layout
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Um aspecto destacado por Muther (1976) o custo de implantao do arranjo fsico.
Segundo o autor os custos de implantao de um bom arranjo ou de um arranjo deficiente
podem ser praticamente idnticos. Mas, uma vez implantado um arranjo deficiente, os custos
relativos ao rearranjo, interrupo de produo e novos investimentos tornam quase
impossvel transform-lo num arranjo eficiente.
Os custos advindos de um fluxo deficiente devido ao mau planejamento do layout e os
custos de um re-projeto e implantao de um novo layout justificam a necessidade do
planejamento adequado da disposio fsica dos equipamentos, pessoas e materiais na fbrica.
Por ltimo, o grande nmero de trabalhos publicados em relao ao arranjo fsico,
desde o posto de trabalho localizao das plantas industriais, mostra a importncia desse
tema. Meller e Gau (1996), por exemplo, listam mais de 90 modelos e algoritmos de projeto
de layout.
Existem diversas formas de posicionar os recursos fsicos no cho-de-fbrica. Cada
forma trs consigo vantagens e limitaes. A seguir, sero apresentados inicialmente os
conceitos tradicionais de layouts. Posteriormente, sero apresentadas as novas formas de
arranjos fsicos.
3.4 Modelos tradicionais de layouts
Existem quatro tipos tradicionais de layouts: layout funcional ou por processo, layout
em linha ou por produto, layout posicional e o layout celular. Esses conceitos de layout so os
mais encontrados nas empresas.
3.4.1 Layout funcional (processo)
Tambm conhecido como layout por processo, o layout funcional foi a primeira lgica
de disposio fsica de mquinas a surgir. Mesmo com suas limitaes o layout funcional
ainda amplamente utilizado em empresas de todo o pas.
Segundo Black (1998) o layout funcional caracterizado por grandes variedades de
componentes e mquinas de uso genrico. As mquinas so agrupadas por funo (tornos,
fresas, etc.) e as peas so movimentadas pela fbrica para as vrias mquinas. A figura 8
apresenta um exemplo de layout funcional.
Captulo 3: Layout
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Figura 8 Exemplo de layout funcional
Como mencionado, anteriormente, no layout funcional as mquinas so dispostas de
acordo com sua funo. Segundo Corra e Corra (2004) este tipo de arranjo fsico utilizado
quando os fluxos que passam pelos setores de produo so muito variados e ocorrem
intermitentemente.
Tompkins ET AL. (1996), Krajewski e Ritzman (1996) e Gonalves Filho (2005)
destacam as seguintes vantagens e desvantagens em relao a essa disposio fsica dos
equipamentos:
1. Vantagens:
1. Aumento da utilizao de mquinas.
2. Equipamentos de carter gerais podem ser utilizados.
3. Menos vulnervel a mudanas de produtos e demanda.
4. Menos vulnervel quebra de mquinas.
2. Desvantagens:
1. Aumento da movimentao de materiais.
2. Dificuldade em controlar a produo.
3. Aumento do work in process.
4. A taxa de produo tende a ser mais baixa
5. A diversidade de rota torna o fluxo de material confuso dificultando a
identificao de gargalos.
F1 Fluxo 1 F2 Fluxo 2
Captulo 3: Layout
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Segundo Corra e Corra (2004) existe um trade-off em relao ao layout funcional,
pois este: privilegia a flexibilidade dos fluxos (permite, por exemplo, que independente da
preferncia ou necessidade do cliente de percorrer diferentes trajetos, mais longos ou mais
curtos todos possam ser acomodados), custa da eficincia, pois as di