UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUB
Ana Emlia Nascimento Salomon de Mello
APLICAO DO MAPEAMENTO DE PROCESSOS E DA SIMULAO NO DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS DE PROCESSOS PRODUTIVOS
Dissertao submetida ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo como requisito parcial obteno do ttulo de Mestre em Engenharia de Produo
Orientador: Prof. Dagoberto Alves de Almeida, Dr. Co-Orientador: Prof. Jos Arnaldo Barra Montevechi, Dr.
Itajub, 18 de dezembro 2008.
DE MELLO, Ana Emlia N. Salomon.
Aplicao do Mapeamento de Processos e da simulao no desenvolvimento de projetos de processos produtivos. Itajub: UNIFEI, 2008. 116p. (Trabalho de Concluso de Curso apresentado ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo da Universidade Federal de Itajub). Palavras-Chaves: Mapeamento, desenvolvimento de produto; processo crtico; simulao; Systems Methodology (SSM).
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUB
Ana Emlia Nascimento Salomon de Mello
APLICAO DO MAPEAMENTO DE PROCESSOS E DA SIMULAO NO DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS DE PROCESSOS PRODUTIVOS
Dissertao aprovada por banca examinadora em 18 de dezembro de 2008, conferindo ao autor o ttulo de Mestre em Engenharia de Produo.
Banca Examinadora: Prof. Dr. Dagoberto Alves de Almeida (Orientador) Prof. Dr. Jos Arnaldo Barra Montevechi (Co-orientador) Prof. Dr. Osvaldo Luiz Gonalves Quelhas Prof. Dr. Sebastio Carlos da Costa
Itajub, 18 de dezembro de 2008.
DEDICATRIA
Temos de tomar cuidado com nossa postura diante da vida. Quem incapaz de questionar as prprias verdades no tem mais nada a aprender. Seu conhecimento se transforma num crcere. Augusto Cury. Dedico este trabalho ao meu marido, Leonardo, que me mostrou o quanto importante continuar aprendendo.
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AGRADECIMENTOS
Aos meus pais, Valdea e Benedicto Marcos, pelo apoio constante ao desenvolvimento deste trabalho. Ao meu marido, Leonardo, pela fora e pacincia. Ao Prof. Dagoberto pela orientao e grande conhecimento, essencial ao desenvolvimento e finalizao deste trabalho. Ao Prof. Jos Arnaldo por tornar possvel a concluso desta etapa difundindo seu conhecimento e auxiliando na conduo do trabalho. Ao Leandro Elias da Silva pela dedicao a implementao da simulao sendo membro importante e essencial no trabalho.
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Dedicatria Agradecimentos Sumrio Resumo Abstract Lista de Figuras Lista de Ilustraes Lista de Tabelas 1
iv v vi viii ix x xii xiii
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INTRODUO ................................................................................................................ 14 1.1 Apresentao ............................................................................................................ 14 1.2 Objetivos................................................................................................................... 16 1.3 Justificativa ............................................................................................................... 16 1.4 Contribuies esperadas ........................................................................................... 17 ABORDAGEM METODOLGICA DA PESQUISA .................................................... 18 2.1 Estrutura do Trabalho ............................................................................................... 19 REVISO BIBLIOGRFICA ......................................................................................... 21 3.1 Desenvolvimento de projetos de processos produtivos ............................................ 21 3.1.1 Desenvolvimento de produto ............................................................................ 21 3.1.2 Teoria das Restries - TOC ............................................................................ 24 3.1.3 Gesto lean no desenvolvimento de projetos ................................................... 25 3.2 Mapeamento de processos ........................................................................................ 27 3.2.1 Tcnicas de Mapeamento ................................................................................. 28 3.3 Produo enxuta ....................................................................................................... 32 3.3.1 Arranjo fsico .................................................................................................... 34 3.3.2 Balanceamento de linha .................................................................................... 35 3.4 Simulao Computacional ........................................................................................ 35 3.4.1 Conceitos, vantagens e desvantagens de simulao. ........................................ 35 3.4.2 Quantidade de replicaes ................................................................................ 40 3.4.3 Fases da simulao ........................................................................................... 40 3.4.4 Verificao e validao do modelo simulado ................................................... 42 3.4.5 Simulao aplicada ao sistema de manufatura ................................................. 44 ESTADO PRESENTE...................................................................................................... 46 4.1 Aplicao do SSM no desenvolvimento de novos projetos ..................................... 47 4.2 Mapeamento e anlise do objeto de estudo .............................................................. 50 4.2.1 Mapeamento Atual SIPOC ............................................................................ 50 4.2.2 Dinmica de Trabalho entre Departamentos .................................................... 51 4.2.3 Identificao dos processos crticos ................................................................. 55 PROPOSTA ESTADO FUTURO .................................................................................... 60 5.1 Realizar trabalho envolvendo simulao .................................................................. 64 5.2 Apresentar estudo ao gerente e diretor ..................................................................... 67 5.3 Escolher o time de trabalho e projeto piloto ............................................................. 68 5.4 Treinar o analista de simulao ................................................................................ 69 APLICAO DA SIMULAO .................................................................................... 71 6.1 Formular o problema ................................................................................................ 71 6.2 Coletar dados e construir o modelo conceitual ......................................................... 71 6.3 Validar o modelo conceitual ..................................................................................... 73 6.4 Desenvolver o modelo computacional ..................................................................... 73 6.4.1 Fase 1 - Confeco do modelo inicial. ............................................................. 75 6.4.2 Fase 2 Simular diviso de estao e definio de linha ................................. 80 6.4.3 Fase 3 Simular tempos finais e avaliao final da linha ................................ 86 6.5 Validar o modelo computacional.............................................................................. 91 vi
6.5.1 Validao Fase 01............................................................................................. 93 6.5.2 Validao Fase 02............................................................................................. 94 6.5.3 Validao Fase 03............................................................................................. 97 6.6 Projetar, conduzir e analisar experimentos ............................................................. 100 6.6.1 Relatrio de Capacidade de Produo ............................................................ 101 6.6.2 Relatrio de Utilizao dos Recursos ............................................................. 102 6.6.3 Relatrio de Tempo de Ciclo .......................................................................... 104 7 ANLISE COMPARATIVA ......................................................................................... 104 8 CONCLUSes ................................................................................................................ 108 8.1 Contribuies deste trabalho .................................................................................. 110 8.2 Proposta para trabalhos futuros .............................................................................. 111 9 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................... 112 Anexo 1: Artigo publicado ..................................................................................................... 116
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RESUMOPara as empresas aumentarem a competitividade necessrio buscar melhorias contnuas e radicais em seus processos. Uma forma de se alcanar este objetivo atravs de um melhor planejamento dos processos, que deve ser realizado atravs da identificao das perdas ou oportunidades. Dentro deste cenrio, a contribuio deste trabalho um estudo detalhado visando a melhoria de processos produtivos para chicotes automotivos. Atravs do mapeamento do processo produtivo, uma anlise das situaes problemas foi realizada com o auxlio da metodologia Soft Systems Methodology (SSM) tornando visveis as aes necessrias para diminuir o tempo de implementao. Desta forma, as tcnicas de mapeamento blueprinting, SIPOC e fluxograma foram utilizadas para descrever o estado atual permitindo um melhor conhecimento dos processos que fazem parte desta fase. Depois de visualizado o mapeamento atual, o departamento crtico (elo mais fraco) foi identificado somando os tempos dos processos pertencentes ao caminho crtico e confeccionando um grfico de barras por departamento. Com a utilizao da tcnica fluxograma, foi desenhado o estado futuro para os processos pertencentes ao laboratrio de tempos e mtodos (departamento gargalo), propondo a utilizao da simulao computacional como ferramenta auxiliar durante o desenvolvimento do sistema de manufatura. Atravs da abordagem de sete passos proposta por Law (2006), o estudo de simulao foi desenvolvido mostrando que a ferramenta certamente auxilia durante o desenvolvimento do sistema de manufatura, permitindo tomar decises antecipadas a partir da visualizao de problemas no software Promodel. Dentre as vantagens em se utilizar a simulao nesta etapa esto visualizao do sistema de manufatura ainda no implementado identificando os postos gargalos, utilizao indevida de operadores de produo e output de peas avaliando o atendimento demanda do cliente, evitando assim o retrabalho que antes despendia grande tempo em uma implementao de projeto.
Palavras-chave: Mapeamento; desenvolvimento de produto; processo crtico; simulao; Soft Systems Methodology (SSM).
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ABSTRACTIn order to companies increase competitiveness it is necessary to search for better and continuous improvements in their process. One way to achieve this goal is through a better process planning which may be carried out by the correct identification of losses and opportunities. Considering this scenario, this works contribution is a detailed study focusing on the productive processes for automotives whips. Through the productive process mapping, a problem situation analysis was carried out using the Soft Systems Methodology (SSM), making visible the necessary actions in order to reduce the implementation time. The techniques of mapping blueprinting, SIPOC and flow chart were used to describe the current state allowing a better knowledge of the processes that you/they are part of this phase. After having visualized the current map, the theory of the restrictions was used to determine the critical department (weaker link) adding the times of the processes belonging to the critical road for department and making a graph of bars to identify which department uses the largest time of process. With the use of the technique flow map, it was drawn the future state proposing the use of the simulation as auxiliary tool during the development of the manufacture system. Through the approach of seven steps proposed by Law (2006), the simulation study was developed showing that the tool certainly aids during the development of the manufacture system, allowing to make premature decisions starting from the visualization of problems in the software Promodel. Among the advantages in using the simulation in this stage are still not to the visualization of the manufacture system implemented identifying the positions bottle mouths, improper use of production operators and output of pieces evaluating the attendance to the customer's demand. Key words: Flow map; product development; critical process; simulation; Soft Systems Methodology (SSM).
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LISTA DE FIGURASFigura 1: Adaptao processo do APQP (AIAG, 1995)........................................................... 15 Figura 2: Soft Systems Methodology (SSM) ........................................................................... 19 Figura 3: Modelo unificado do processo de desenvolvimento do produto .............................. 22 Figura 4: Modelo do Ciclo de Vida de uma Empresa Lean ..................................................... 27 Figura 5: Smbolos comumente utilizados em fluxograma ...................................................... 30 Figura 6: Adaptao estgios de desenvolvimento do blueprint .............................................. 31 Figura 7: SIPOC do estudo de caso .......................................................................................... 51 Figura 8: Mapeamento do estudo de caso usando a tcnica blueprinting ................................ 54 Figura 9: Caminho crtico Fase projeto e desenvolvimento de processo .............................. 56 Figura 10: Detalhe A: Interface aplicao e laboratrio de prottipos..................................... 57 Figura 11: Detalhe C: Interface ATBO e Qualidade ................................................................ 57 Figura 12: Detalhe B: Fluxo atual laboratrio tempos e mtodos ............................................ 58 Figura 13: Detalhe D: Fluxo atual laboratrio tempos e mtodos ............................................ 58 Figura 14: Parcela de tempo do processo por departamento .................................................... 59 Figura 15: Parcela de Tempo do processo por Departamento .................................................. 60 Figura 16: Estado Futuro Proposto Laboratrio de tempos e mtodos ................................. 62 Figura 17: Detalhe A do estado futuro proposto Fase 1 e 2 .................................................. 63 Figura 18: Detalhe B do estado futuro proposto Fases 3 e 4 ................................................. 63 Figura 19: Modelo computacional do processo em estudo ...................................................... 67 Figura 20: Sete passos para conduo de um estudo de simulao .......................................... 71 Figura 21: Controle 17.............................................................................................................. 72 Figura 22: Controle 17 - Montagem ......................................................................................... 75 Figura 23: Layout inicial das linhas de produo ..................................................................... 76 Figura 24: Layout inicial no Promodel ..................................................................................... 77 Figura 25: Tela de criao das entidades fase 1 ....................................................................... 78 Figura 26: Modelo computacional fase 1 ................................................................................. 78 Figura 27: Relatrio do Promodel ............................................................................................ 79 Figura 28: Grfico de Utilizao dos locais de trabalho .......................................................... 79 Figura 29: Controle 17 Montagem (tempos cronometrados) ................................................ 81 Figura 30: Layout da linha de montagem ................................................................................. 81 Figura 31: Tabela de tempos de cada elemento de trabalho ..................................................... 82 Figura 32: Representao da linha com indicaes de produo ............................................. 83 Figura 33: Tela de criao das entidades fase 2 ....................................................................... 83 Figura 34: Modelo fase 2 composto por entidades ................................................................... 84 Figura 35: Relatrio de Output Modelo Fase 2 ..................................................................... 85 Figura 36: Relatrio de Utilizao dos Recursos Modelo Fase 2 ......................................... 86 Figura 37: Controle 17 fase 03 ................................................................................................. 88 Figura 38: Layout da linha com a biblioteca. ........................................................................... 89 Figura 39: Representao Join no final da esteira .................................................................... 90 Figura 40: Relatrio de output .................................................................................................. 90 Figura 41: Relatrio de output com PPM ................................................................................. 91 Figura 42: Exemplo de representao do sistema .................................................................... 92 Figura 43: Layout inicial do modelo ........................................................................................ 93 Figura 44: Layout do modelo no software Promodel ............................................................... 94 Figura 45: Layout do modelo fase 2 no software Promodel..................................................... 95 Figura 46: Relatrio de nmeros de observaes ..................................................................... 97 Figura 47: Representao layout fase 3 .................................................................................... 97 Figura 48: Representao modelo fase 3 com adio da biblioteca grfica ............................. 98 x
Figura 49: Fluxo de peas modelo fase 3 ................................................................................. 98 Figura 50: Tela do Promodel para dados estatsticos ............................................................. 100 Figura 51: Controle 17............................................................................................................ 101 Figura 52: Relatrio de peas do Promodel ........................................................................... 101 Figura 53: Relatrio Sigma ET/CT ........................................................................................ 102 Figura 54: relatrio de utilizao de recursos descritivo ........................................................ 103 Figura 55: Relatrio de utilizao de recursos grfico de barras ........................................... 103 Figura 56: Relatrio de tempos do Promodel ......................................................................... 104 Figura 57: Detalhe do fluxo futuro implementado ................................................................. 107
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LISTA DE ILUSTRAESIlustrao 1 Smbolos do grfico do fluxo de processo (Barnes, 1982) ................................ 29 Ilustrao 2 - Artigo sobre a implementao da simulao ...................................................... 66
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LISTA DE TABELASTabela 1: Papis e funes do time de projeto ......................................................................... 21 Tabela 2 Resumo dos principais conceitos de simulao computacional ............................. 39 Tabela 3 SSM no desenvolvimento de novos projetos .......................................................... 47 Tabela 4 Quadro ilustrativo da evoluo dos softwares de simulao .................................. 65 Tabela 5 Informaes iniciais ................................................................................................ 75 Tabela 6 Quantidade de postos de trabalho da linha em estudo ............................................ 76 Tabela 7 Tempos de montagem (Cotao / Cronometragem) ............................................... 80 Tabela 8 Informaes iniciais ................................................................................................ 81 Tabela 9 Quantidade de operadores e mesas da linha em estudo .......................................... 84 Tabela 10 Quantidade de operadores e mesas da linha em estudo ........................................ 88 Tabela 11 Informaes iniciais .............................................................................................. 88 Tabela 12 - Comparao tempos de balanceamento fase 2 com o do modelo ......................... 96 Tabela 13 Comparao tempos de balaceamento fase 3 com o modelo ............................... 99 Tabela 14 Estado Atual X Estado Futuro Proposto ............................................................. 106
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1 INTRODUO1.1 ApresentaoAtualmente, as empresas esto inseridas em um mercado altamente globalizado e competitivo gerando consumidores muito mais exigentes e atentos a outros fatores alm do preo do produto. Segundo Duarte (2003), o mercado vem buscando cada vez mais o trip custo, qualidade e prazo sendo que sobreviver a empresa que conseguir buscar este equilbrio entre estes trs elementos. Tendo em vista este cenrio, as empresas tiveram que buscar outras maneiras, alm das tradicionais, para que seus produtos fossem desenvolvidos de forma mais competitiva. Uma das maneiras que as empresas possuem para conseguir atingir a meta de crescimento atravs do detalhado conhecimento de seus processos produtivos e administrativos, de tal forma a eliminar todos os aspectos que no agreguem valor. Observada a importncia de se conhecer tais processos produtivos para que as empresas possam obter vantagens competitivas para produo, surgiu o interesse de se estudar em detalhes o desenvolvimento do produto. De acordo com Rozenfeld et al. (2002), o desenvolvimento de produto um dos processos mais complexos e que se relaciona com praticamente todas as demais funes de uma empresa. Ainda segundo ele, para desenvolver produtos so necessrias informaes e habilidades de membros de todas as reas funcionais, caracterizando-se como uma atividade, em princpio, multidisciplinar. A Figura 1 identifica as fases do desenvolvimento de produto expostas no processo de Planejamento Avanado da Qualidade do Produto (AIAG, 1995) e neste trabalho o foco ser dado ao projeto e desenvolvimento do processo por ser uma etapa que define o sistema de manufatura, prov ferramentas necessrias produo e, portanto, se classifica como uma importante fase no desenvolvimento de produto.
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Figura 1: Adaptao processo do APQP (AIAG, 1995) A metodologia Soft Systems Methodology (SSM) ser utilizada na anlise das situaes problemas encontradas na fase em questo, criando um modelo conceitual que guiar o desenvolvimento deste trabalho. Durante a aplicao da metodologia o mapeamento de processo ser uma ferramenta importante que descrever em detalhes os processos pertencentes fase projeto e desenvolvimento do processo. Segundo Hunt (1996), a anlise dos processos mapeados permite a reduo de custos no desenvolvimento de produtos e servios, a reduo nas falhas de integrao entre sistemas e melhora do desempenho da organizao, alm de ser uma excelente ferramenta para possibilitar o melhor entendimento dos processos atuais e eliminar ou simplificar aqueles que necessitam de mudanas. A construo do mapa do estado atual, pretende tornar possvel o conhecimento do caminho crtico bem como os processos pertencentes a ele com o objetivo de analis-los, identificando formas de melhorias na implementao de novos projetos de chicotes automotivos. A simulao de elemento discreto se apresenta como um instrumento a ser utilizado na melhoria dos processos crticos, sendo uma ferramenta bastante importante na confeco do mapa do estado futuro.
16 As perguntas que conduzem pesquisa so: Quais so os processos crticos do desenvolvimento de projetos? Qual departamento despende maior lead time em uma implementao? Com este modelo, podemos obter informaes como: output de peas, quantidade de operadores necessrios, bem com sua utilizao? Com a utilizao da simulao discreta podemos prever problemas relacionados ao sistema de manufatura que so identificados apenas no momento da implementao do mesmo nas plantas produtivas?
1.2 ObjetivosO objetivo geral deste trabalho estudar a fase projeto e desenvolvimento de processo de chicotes automotivos para diagnstico do estado atual, proposio e implementao de melhorias com a utilizao da simulao. Objetivos especficos: Utilizar tcnicas de mapeamento adequadas para descrever a fase de projeto e desenvolvimento do processo produtivo de chicotes automotivos; Identificar os processos crticos pela mensurao do lead time das etapas de projeto e desenvolvimento do processo; Avaliar a utilizao da simulao discreta como ferramenta auxiliar no processo crtico; Propor e implementar fluxo futuro com a utilizao da simulao.
1.3 JustificativaAs empresas precisam aumentar a competitividade para se manter no mercado. Para tanto, h necessidade de buscar melhorias contnuas e radicais em seus processos. As melhorias precisam ser planejadas e executadas a partir da identificao das perdas ou oportunidades. Para que seja possvel visualizar as perdas e oportunidades, necessrio enxergar o valor no desenvolvimento em questo e a eficcia deste processo garantida utilizando o mapeamento de processo. A escolha do mapeamento como ferramenta de melhoria se baseia em seus conceitos e tcnicas que quando empregadas de forma correta, permite documentar todos os elementos que compem um processo e corrigir qualquer um desses elementos que esteja com problemas.
17 Para Rother & Shook (2000), mapeamento uma ferramenta que nos fornece uma viso geral do processo de produo, incluindo atividades de valor e no agregadoras de valor. Os benefcios incluem: Estabelecer a direo para os esforos de melhorias da empresa; Ganho de um melhor entendimento das conexes entre material e fluxo de informaes; Visualizao de melhorias em todo o fluxo de produo, em vez de melhorias isoladas em processos; Prover uma linguagem comum e melhorias contnuas aos integrantes do processo. Segundo Hunt (1996), a anlise dos processos mapeados permite a reduo de custos no desenvolvimento de produtos e servios, a reduo nas falhas de integrao entre sistemas e melhora do desempenho da organizao, alm de ser uma excelente ferramenta para possibilitar o melhor entendimento dos processos atuais e eliminar ou simplificar aqueles que necessitam de mudanas. O mapeamento de processo mostra o estado atual de um processo e uma importante ferramenta a ser usada durante a primeira etapa do modelo de melhoria, compreendendo o estado atual. Uma vez definido, o estado futuro pode ser representado atravs de mapas a fim de orientar as aes de implementao.
1.4 Contribuies esperadasAs contribuies esperada no desenvolvimento deste trabalho so: Criar um modelo com etapas a serem seguidas para mostrar de maneira clara o funcionamento, inter-relaes e restries do processo em estudo; Utilizar a Teoria das restries (TOC) para identificar qual a restrio do processo mapeado, permitindo tomar decises de como o mesmo ser explorado; Mostrar a simulao como ferramenta de anlise durante a fase de desenvolvimento do sistema de manufatura no setor automotivo, contribuindo com a construo do Mapeamento de processo futuro.
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2 ABORDAGEM METODOLGICA DA PESQUISAA presente pesquisa busca estudar a fase projeto e desenvolvimento de processo de chicotes automotivos para diagnstico do estado atual, proposio e implementao de melhorias com a utilizao da simulao. Sendo assim, a classificao estudo de caso foi desconsiderada, pois a pesquisa no aborda um mtodo atualmente utilizado na organizao em estudo. Como o pesquisador est envolvido de modo participativo no problema, a pesquisa classifica-se como pesquisa-ao e a forma de abordar o problema qualitativa, pois deseja-se propor a simulao como ferramenta auxiliar na anlise de dados de sada de um sistema de manufatura em desenvolvimento sendo a utilizao de tcnicas estatsticas invivel diante da falta de dados histricos. Segundo Coughlan e Coughlan, (2002), a pesquisa-ao foca em pesquisa na ao e no pesquisa sobre ao. Os autores colocam que a idia central da pesquisa-ao que ela usa uma aproximao cientfica para estudar a resoluo de um importante assunto organizacional junto com quem est interagindo diretamente, trabalhando conscientemente durante um processo de passos cclicos de planejamento, enquanto entrando em ao e avaliando a ao, conduzindo-a mais adiante. Para abordar este tipo de pesquisa, pretende-se utilizar a Soft Systems Methodology (SSM), pois de acordo com Checkland e Scholes (2004), ela uma aproximao da pesquisaao para um processo organizacional. A SSM surgiu oficialmente de forma bem estruturada na dcada de 1990 por Peter Checkland com o propsito de encontrar uma metodologia para anlise de situaes problemticas envolvendo atividades humanas, que geralmente se apresentam como problemas mal estruturados ou mal definidos. A metodologia segue sete passos expostos na figura 2 e tem por definio, segundo Songkhla (1997): Passos 1 e 2: Entender a situao problema e express-la. Uma metodologia de mudanas necessariamente comea com a considerao e entendimento dos problemas do mundo real. Freqentemente o problema comea com o reconhecimento de que h alguma insatisfao ou melhoria necessria. Tcnicas de investigao como entrevistas ou observaes de processo podem ser ferramentas importantes para a identificao da situao problema; Passo 3: O terceiro passo requer a compreenso das definies de raiz antes de prover o modelo conceitual. Enquanto uma definio de raiz explica o que o
19 problema e por que significante, um modelo conceitual correspondente desenhado para mostrar como o problema existe. O modelo conceitual deve resultar em muitos diferentes processos de como novas produes devem ser conduzidas; Passo 4: O quarto passo prover o modelo conceitual baseado na definio de raiz; Passo 5: Comparar o modelo e mundo real, definindo em termos formais o que e como as modificaes necessrias so feitas; Passos 6 e 7: Implementar as mudanas, tendo considerado todos os impactos, desenhado uma soluo e selecionado o mtodo de implementao. Como o passo de implementao afeta as atividades de produo atuais, ele requer um grau alto de participao das pessoas que so envolvidas.
Figura 2: Soft Systems Methodology (SSM)
2.1 Estrutura do TrabalhoEste trabalho composto por nove captulos como exposto abaixo: Captulo 1: Apresentao do trabalho, exposio dos objetivos, justificativa, bem como sua contribuio; Captulo 2: Mostra a metodologia utilizada e os passos a serem aplicados no desenvolvimento da mesma; Captulo 3: Ser feita uma reviso bibliogrfica, apresentando conceitos importantes para um melhor entendimento do leitor a respeito do trabalho a ser desenvolvido; Captulo 4: Este captulo mostra a figura do estado presente da fase projeto e desenvolvimento de processos para chicotes automotivos;
20 Captulo 5: Proposta de estado futuro utilizando a simulao como ferramenta auxiliar na melhoria dos processos crticos do objeto de estudo; Captulo 6: Neste tpico ser abordada a aplicao da simulao no desenvolvimento do sistema de manufatura no setor de autopeas; Captulo 7: Ser feita uma analise comparativa entre o estado atual e o estado futuro, verificando quais sero s vantagens e desvantagens da aplicao da simulao durante a fase de desenvolvimento do sistema de manufatura; Captulo 8: Conclui o trabalho, descrevendo suas contribuies, bem como sugestes para futuros trabalhos.
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3 REVISO BIBLIOGRFICA3.1 Desenvolvimento de projetos de processos produtivos3.1.1 Desenvolvimento de produtoConforme anteriormente exposto no captulo 1, necessita-se conhecer detalhadamente os processos que compem o desenvolvimento de processo do produto em questo para que o mesmo seja desenvolvido de forma mais competitiva. Para Slack et al. (1997), o objetivo de um projeto prover produtos, servios e processos que satisfaro aos consumidores. O desenvolvimento de produto, segundo Clark e Fujimoto (1991) um processo a partir do qual as informaes sobre o mercado so transformadas em bens necessrios produo de um produto com fins comerciais. Segundo Rozenfeld et al. (2002), a tarefa multidisciplinar do desenvolvimento de produtos requer profundos conhecimentos das diversas reas da engenharia, noes gerenciais, viso sistmica e integrada do negcio e relacionamento interpessoal. Rozenfeld et al. (2006), descreve os papis definidos e referenciados no modelo unificado do processo de desenvolvimento de produtos (PDP) conforme Tabela 1. Tabela 1: Papis e funes do time de projeto Papel Membros da diretoria Funo Responsveis pelo planejamento, aconselhamento e auditoria das atividades e decises tomadas pelo agente executivo da organizao ou unidade de negcio. Responde pelos recursos especficos da rea de engenharia. Responsvel por funo especfica na empresa. Responsvel por um projeto especfico de desenvolvimento e lder de um time de desenvolvimento. Pessoas de determinadas reas funcionais da empresa ou mesmo de empresas de consultoria que possuem domnio sobre tecnologias. Pessoas de empresas parceiras. Responsvel pelo desdobramento do planejamento estratgico em portiflio de produtos da empresa.
Responsvel pela engenharia Gerente funcional Gerente de projetos
Especialistas
Parceiros
Time de planejamento estratgico de produto
22 Responsvel por um projeto especfico de desenvolvimento. Responsvel por aprovar a continuidade do projeto aps uma reviso da fase. Responsvel pelo produto ao longo do seu ciclo de vida, aps o trmino da macro-fase de desenvolvimento.
Time de desenvolvimento Time de avaliao Time de acompanhamento de produto
Fonte: Adaptao Rozenfeld et al. (2006) Portanto, para que o desenvolvimento de produto seja cumprido atendendo as exigncias do mercado e por conseqncia aos consumidores, necessrio o envolvimento de um time multifuncional que participe ativamente durante todas as fases do desenvolvimento. A viso do desenvolvimento como um processo de negcio, possibilita ter um escopo amplo e dinmico do desenvolvimento do produto, que permite a empresa interagir com o ambiente externo e dele se alimentar (CLARK e FUJIMOTO, 1991). De acordo com Rozenfeld et al. (2006), o modelo de referncia (figura 3) contm uma coleo de melhores prticas sobre gesto do desenvolvimento de produtos (GDP), que so estruturadas em fases e atividades.
Figura 3: Modelo unificado do processo de desenvolvimento do produto Fonte: Rozenfeld et al. (2006) O modelo est dividido em trs macrofases, subdivididas em fases e atividades, sendo que a macrofase de desenvolvimento enfatiza os aspectos tecnolgicos correspondentes definio do produto em si, suas caractersticas e forma de produo (Rozenfeld et al., 2006).
23 Durante a fase projeto conceitual tem-se uma importante atividade chamada plano macro de processo que segundo Rozenfeld et al. (2006), tem por objetivo identificar possveis processos de fabricao, identificando tambm o ferramental envolvido em tais processos. De acordo com os autores, os fatores ligados aos processos de manufatura, ao serem considerados de forma adequada no projeto, garantem que os projetos finais possam ser produzidos. Na fase de projeto detalhado o plano inicial atualizado e as operaes so detalhadas tornandose a atividade planejar processo de fabricao e montagem. Rozenfeld et al. (2006) descrevem que o plano macro fornece a seqncia de operaes, especificao de mquinas e equipamentos, e tempo, sendo utilizado pelo planejamento e controle de produo para programar de forma correta a fabricao do componente ou montagem do sistema. J o detalhamento das operaes produz todas as informaes que so colocadas ao lado do posto de trabalho permitindo que a realizao das operaes tenha repetibilidade e qualidade. Clark e Fujimoto (1991) descrevem que o processo de desenvolvimento de produtos (PDP) tem sido medido atravs do trinmio, qualidade, volume e custo. Paula (2004) refora a idia e descreve cada um deles como: Medidas de Tempo: As medidas de tempo medem os tempos de ciclo do processo, sendo que a definio de incio e final do ciclo fundamental, pois pode gerar dados incorretos para a sua anlise. A escolha do incio e final do ciclo determinada pelo processo operacional para o qual se est buscando a reduo do ciclo. Uma definio mais ampla corresponde a um ciclo de atendimento de pedido, que teria incio com o recebimento do pedido do cliente e terminaria quando o cliente recebesse o pedido. Uma definio mais estrita com a finalidade de melhorar o ciclo fsico de materiais em uma fbrica poderia corresponder ao tempo em que o lote entra em produo e o momento em que o seu processamento concludo. Medidas de Custos: de maneira geral, a anlise de custos baseados em atividade permite que a organizao avalie o custo de seus processos, podendo inclusive evoluir para uma anlise de custos da qualidade. Medidas de Qualidade: os indicadores de qualidade medem se a organizao faz o que deve ser feito, partindo das necessidades do cliente, seja ele interno ou externo. Sua funo estabelecer o nvel de eficcia da organizao, ou seja, demonstrar at que ponto os resultados de um processo ou atividade atendem os requisitos do cliente ou usurio, seja ele interno ou externo.
24 Ainda de acordo com Paula (2004), quando associados ao cliente externo, estes indicadores esto, direta ou indiretamente, associados satisfao dos clientes, visando eficcia e medindo as sadas dos processos (produtos e/ ou servios). Levando-se em considerao as definies acima, pode-se considerar que as medidas de qualidade, custo e tempo ajudam na identificao das restries de um processo. De acordo com Goldratt (1991), as medidas so o resultado direto da meta escolhida, sendo que sem a definio da mesma no existe um meio de selecionar um conjunto de medidas. Se uma empresa busca a diminuio de tempo no processo de desenvolvimento de produto, podemos constatar que a sua meta est definida e que o tempo certamente ser uma medida a ser feita.
3.1.2 Teoria das Restries - TOCA Teoria das Restries foi lanada na dcada de 80 por Goldratt (1991) que define restrio como qualquer coisa que limita um sistema a atingir maior desempenho em relao a sua meta. Ele desenvolveu uma metodologia chamada de Processos de Raciocnio da Teoria das Restries, baseada no seguimento de cinco passos lgicos para conduzir o processo decisrio, no sentido de identificar a verdadeira restrio do sistema, seja ela fsica, no fsica, interna ou externa, como exposto abaixo (GODRATT & COX, 1995): Passo 1 - Identificar a restrio: identificar o que limita o desempenho organizacional Passo 2 - Decidir como explorar a restrio: explorar da melhor maneira possvel, a restrio anteriormente identificada. Passo 3 - Subordinar a explorao dos recursos: o elo mais fraco da corrente determina sua resistncia, no sendo de grande valia melhorar as condies dos outros elos. Os demais recursos devem fornecer o necessrio, nem mais nem menos, daquilo que a restrio precisa consumir. Passo 4 - Elevar a capacidade da restrio: o mesmo que reforar o elo mais fraco da corrente, aumentando a capacidade de processamento do recurso restritivo. Passo 5 - Se nos passos anteriores alguma restrio for quebrada, voltar ao passo 1: ao reforar o elo mais fraco, a corrente torna-se mais forte, a restrio foi quebrada. Faz-se necessrio reiniciar o processo identificando qual o recurso que est, neste momento, restringindo o sistema. A interpretao do processo de pensamento proposto pela TOC, segundo Bacaui e Quelhas (2004), de que para uma lista de sintomas observveis, deve ser feita uma anlise de causa e feito com o objetivo de identificar a causa principal do problema.
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3.1.3 Gesto lean no desenvolvimento de projetosA gesto lean aplicada ao desenvolvimento de projetos, segundo Karlsson e Ahlstrom (1996), segura a promessa de melhorar a posio competitiva de uma empresa, oferecendo o potencial para desenvolver produto de forma rpida, com menos horas de engenharia, aumento na qualidade dos produtos, menores problemas no inicio de produo e rapidez para comercializar. GABRIEL (1997) descreve que a gesto lean aplicada a projetos conduz a um alto nvel de comprometimento e motivao do time e para a satisfao do cliente, reduzindo risco ao cliente, com o equilbrio certo de qualidade. Karlsson e Ahlstrom (1996) ainda colocam que a implementao lean inclui numerosas tcnicas relacionadas, inclusive envolvimento de cliente, times multifuncionais, engenharia simultnea, integrao de vrios aspectos funcionais de cada projeto, o uso de uma estrutura de time de peso e administrao estratgica de cada projeto de desenvolvimento. Os autores descrevem prticas organizacionais para a implementao do desenvolvimento de produto lean: Gastar tempo suficiente na criao e entendimento de todo o conceito; Um time multifuncional focado ao longo da organizao, criado atravs de reunies regulares com representantes da administrao de diferentes funes; Concretizao contnua de funes de produto e processos industriais, aliados a buffers lean; Uma combinao de gerenciamento estratgico por objetivos com uma quebra hierrquica desses objetivos; Cooperao aproximada entre os clientes e fornecedores, onde os clientes so remunerados apropriadamente. ZAYKO (2007) aponta alguns subsistemas de uma empresa lean que esto diretamente ligados s fases do desenvolvimento de produto e representados pela figura 4: Gerenciamento da Fbrica & da Cadeia de Fornecimento: O pensamento lean esboa um plano de ao composto de seis passos para sua implementao: 1. Encontrar um agente de mudana; 2. Encontrar um sensei; 3. Aproveitar ou criar uma crise. 4. Mapear seus fluxos de valor. 5. Escolher alguma coisa para comear.
26 Segundo ele, infelizmente muitos pulam o passo quatro e vo direto do passo trs para o passo cinco, e ento replicam vises inapropriadas. O mtodo que tem trazido bons resultados hoje o baseado no plano de ao para o fluxo de valor e orientado para a ao. Este enfoque do fluxo de valor se resume em: Reunio de escopo, mapeamento do estado atual; mapeamento do estado ideal, mapeamento do estado futuro, planejamento do trabalho e execuo do plano. Projetando o processo: O ponto chave aqui que embora a maioria dos esforos de melhoria tenham sido gastos na produo, isso geralmente a menor rea de impacto, uma vez que tipicamente mais de 80% do custo comprometido antes mesmo dele ir para a produo. Ainda, apenas 20% do custo pode ser adicionado antes desse ponto, ento esse fato pode facilmente permanecer escondido. A maioria dos re-projetos de processos em operaes existentes o desperdcio da correo do pobre projeto inicial do sistema. importante comear operando sistemas de melhoria na produo devido ao fato que os benefcios tangveis podem ser vistos rapidamente para o aprendizado, alm de ser o ltimo ponto de contato com o cliente. Projetando o produto: Nesse subsistema atualmente, o projeto do produto no deve apenas atender e exceder as expectativas do cliente, mas o produto deve levar em conta que no h recursos naturais infinitos disponveis no mundo para sustentar o aumento de demanda global e de desenvolvimento. Desenvolvimento do produto: Para ter todos os subsistemas mencionados anteriormente trabalhando em conjunto com sucesso, indispensvel um sistema robusto e lean de desenvolvimento de produtos. Desenvolvimento das pessoas: Como nas discusses anteriores do desenvolvimento de produtos, o desenvolvimento de pessoas um sistema subjacente que ocorre em cada subsistema e na empresa toda. Com o sucesso da expanso dos sistemas de manufatura lean em todo o mundo, muitos pr-conceitos que diziam que o lean s funcionaria em algumas culturas ou tipos de indstrias se mostraram incorretos. Gerenciamento & Liderana da Empresa Lean: Como nas discusses anteriores do desenvolvimento de produtos, o desenvolvimento de pessoas um sistema subjacente que ocorre em cada subsistema e na empresa toda. Com o sucesso da expanso dos sistemas de manufatura lean em todo o mundo, muitos pr-conceitos que diziam que o lean s funcionaria em algumas culturas ou tipos de indstrias se mostraram incorretos.
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Figura 4: Modelo do Ciclo de Vida de uma Empresa Lean Fonte: ZAYKO (2007) Segundo Rother e Shook (2000) o mapeamento tem sido um aliado fundamental das empresas que adotaram o conceito lean e que procuram melhoria contnua, bem como para as que esto planejando a sua implementao.
3.2 Mapeamento de processosA escolha do mapeamento como ferramenta de melhoria se baseia em seus conceitos e tcnicas que quando empregadas de forma correta, permite documentar todos os elementos que compem um processo e corrigir qualquer um desses elementos que esteja com problemas sendo uma ferramenta que auxilia na deteco das atividades no agregadoras de valor. Para Rother e Shook (2000), o mapeamento uma ferramenta que nos fornece uma figura de todo o processo de produo, incluindo atividades de valor e no agregadoras de valor.
28 O mapeamento de processos se utiliza de diferentes tcnicas de mapeamento que nos mostram diferentes enfoques sendo que a correta interpretao destas tcnicas fundamental durante esse processo. Tais tcnicas podem ser utilizadas individualmente ou em conjunto dependendo do que se vai mapear.
3.2.1 Tcnicas de MapeamentoA literatura apresenta algumas tcnicas de mapeamento com diferentes enfoques tornando a correta interpretao destas tcnicas fundamental no processo de mapeamento. Dentre as diversas tcnicas de mapeamento podemos citar: SIPOC: uma ferramenta usada por um time para identificar todos os elementos pertinentes de um projeto de melhoria de processo antes de o trabalho comear (FERNANDES, 2006). Blueprinting: representa um fluxograma de todas as transaes integrantes do processo de prestao de servio (FITZSIMMONS & FITZSIMMONS, 1998); Fluxograma: tcnica que permite o registro de aes de algum tipo e pontos de tomada de deciso que ocorrem no fluxo real. Mapofluxograma: segundo Barnes (1982), o mapofluxograma um fluxograma desenhado sobre a planta de um edifcio ou layout para visualizar melhor o processo. Diagrama homem-mquina: tem por objetivo o estudo da inter-relao entre o trabalho do homem e o da mquina, identificando os tempos ociosos de ambos e balanceando a atividade do posto de trabalho (BARNES, 1982). IDEF0 a IDEF9: Diagramas que representam um desenho do comportamento dosclientes.
Nos tpicos a seguir sero apresentadas as tcnicas utilizadas no presente trabalho e que se justificaro durante o desenvolvimento dos captulos 4 e 5. 3.2.1.1 Fluxograma De acordo com Barnes (1982), o fluxograma de processo uma tcnica utilizada para registrar o processo de uma maneira compacta e de fcil visualizao e entendimento. Usualmente o fluxograma inicia-se com a entrada da matria prima na fbrica ou clula e segue o caminho de fabricao do produto, passando pelas operaes de transformao transporte e inspeo at a sua sada como produto acabado. No ano de 1947 a American Society of Mechanical Engineers (ASME) padronizou cinco smbolos (Quadro 1) para montagem do fluxograma de processos.
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Ilustrao 1 Smbolos do grfico do fluxo de processo (Barnes, 1982) A combinao de smbolos possvel quando as atividades so realizadas no mesmo local ou simultaneamente como atividade nica. Segundo Slack (1997), o fluxograma uma tcnica de mapeamento que permite o registro de aes de algum tipo e pontos de tomada de deciso que ocorrem no fluxo real. Os smbolos comumente utilizados em fluxograma esto representados na Figura 5:
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Figura 5: Smbolos comumente utilizados em fluxograma Dentre as vantagens na utilizao da tcnica fluxograma esto: Permite verificar como se conectam e relacionam os componentes de um sistema, mecanizado ou no, facilitando a anlise de sua eficcia; Facilita a localizao das deficincias, pela fcil visualizao dos passos, transportes, operaes, formulrios, etc. Propicia o entendimento de qualquer alterao que se proponha nos sistemas existentes pela clara visualizao das modificaes introduzidas. 3.2.1.2 Blueprinting De acordo com Fitzsimmons & Fitzsimmons (1998), o blueprint representa um fluxograma de todas as transaes integrantes do processo de prestao de servio. O blueprint faz uso da linha de visibilidade, que separa, no mapa desenhado, as atividades onde os clientes obtm evidncias tangveis do servio das atividades chamadas de retaguarda, no presenciadas pelo cliente. Considerando a aplicao do blueprint durante os ltimos 15 anos, trs estgios de desenvolvimento podem ser identificados e cada estgio adiciona novos elementos ao blueprint (veja Figura 6). Cinco reas de ao chaves podem ser identificadas no terceiro estgio do blueprint as quais so separadas por quatro linhas. A Linha de interao separa aes do cliente da rea de ao do fornecedor, representando a interao direta entre o cliente e fornecedor. Abaixo da Linha de interao ns encontramos atividades, escolhas e interaes feitas pelo cliente. A Linha de Viabilidade diferencia entre aes visveis e invisveis ao cliente. Abaixo da Linha de Viabilidade so mostradas aes e decises desenvolvidas pelo escritrio de empregados. A Linha de interao interna distingue as atividades de escritrio. A Linha de implementao separa entre planejando, enquanto administrando e controlando (zona de administrao) e atividades de apoio (zona de apoio).
31 Atividades de apoio so diretamente relacionadas ao processo de servio executado pelo contato pessoal para um cliente especfico.
Figura 6: Adaptao estgios de desenvolvimento do blueprint Fonte: KLEINALTTENKAMP, Michael; FLIEB, Sabine (2004). Santos e Varvakis (2002) descrevem que desde o surgimento do blueprint, algumas tcnicas para projeto e anlise de processos de servios tm sido desenvolvidas sendo que a maioria delas segue a lgica do blueprint, que considera a participao do cliente nos processos de servios. Os autores colocam que tm sido relatadas inmeras aplicaes para o blueprint como, por exemplo: Identificao dos pontos de falha do processo; Identificao dos gargalos do processo; Planejamento da capacidade e tempos de execuo; Anlise de custos do processo; Projeto de trabalho e melhoria da produtividade; Identificao dos processos-chave e reas estratgicas de deciso. 3.2.1.3 SIPOC Simon (2001) descreve o diagrama de SIPOC como uma ferramenta usada por um time para identificar todos os elementos pertinentes de um projeto de melhoria de processo
32 antes de o trabalho comear. Os lembretes no nome da ferramenta mostram que o time deve considerar os Fornecedores (o 'S' em SIPOC) de seu processo, os Inputs (o ' I') para o processo, o Processo (o ' P') que seu time est melhorando os Outputs (o ' O') do processo, e os Clientes (o 'C'). Segundo ele, a ferramenta de SIPOC particularmente til quando no estiver claro: quem prov contribuies ao processo, que especificaes so colocadas nas contribuies, quem so os verdadeiros clientes do processo, o que so as exigncias dos clientes. Fernandes (2006) refora o SIPOC como uma das ferramentas mais adequadas a serem utilizadas para definir adequadamente o problema, que tem como objetivo a identificao das fronteiras do projeto, isto , quais os fornecedores e clientes do processo em estudo, e tambm quais as principais entradas a serem processadas e a relao das caractersticas mais crticas aos clientes quanto s sadas geradas. Simon (2001) aponta alguns passos para aplicar o diagrama SIPOC de forma fcil: Criar uma rea que permitir o time postar adies ao diagrama de SIPOC; Comear pelo processo; Identificar as produes deste processo; Identificar os clientes que recebero o produto deste processo. Identificar as contribuies requeridas para o processo funcionar corretamente. Identificar os provedores das contribuies que so requeridas pelo processo. Opcional: Identificar as exigncias preliminares dos clientes. Discutir com donos do projeto e outros envolvidos para verificao. Segundo o autor (SIMON, 2001), em alguns casos, podem ser adicionadas as exigncias dos clientes ao fim do SIPOC para detalhe adicional.
3.3 Produo enxutaA Produo Enxuta tem como objetivo aperfeioar os processos atravs da reduo contnua de desperdcios prezando a qualidade e a flexibilidade do processo e ampliando sua capacidade de produzir e competir. Arajo (2004) coloca que a produo enxuta visa reduo do nvel de recursos de entrada em um sistema produtivo, de acordo com um dado nvel de sada para este sistema. Segundo ele, isto obtido por meio da remoo de desperdcios do sistema, primeiramente aqueles na forma de recursos a serem transformados (exemplo: matria-prima, estoque em processo), mas tambm incluem mudanas em recursos como pessoas, processo tecnolgico e layout.
33 Segundo Pao (2006) a produo puxada racionaliza os recursos de manufatura onde o fluxo produtivo s dever iniciar a produo de um determinado lote quando solicitado pelo cliente, que o agente propulsor da cadeia produtiva. A produo puxada ento, evita desperdcios e contribui para o modelo de produo enxuta. Para Arajo (2004), o modelo de produo enxuta relaciona a vantagem do desempenho da manufatura sua aderncia com relao a trs princpios: Melhorar o fluxo de material e informao no ambiente de negcios; nfase na puxada do consumidor, ao invs daquilo empurrado pela organizao; Comprometimento com o melhoramento contnuo por meio do desenvolvimento das pessoas. Filho e Fernandes (2004) analisaram vrios trabalhos relacionados manufatura enxuta e, de acordo com o estudo deles: A respeito dos capacitadores enxutos, tem-se que o trabalho em equipe, o kanban e a tecnologia de grupo so os capacitadores mais abordados pela literatura, enquanto a utilizao de medidas de desempenho enxutas e de grficos de controle visuais so os capacitadores menos trabalhados na literatura. Em relao aos princpios enxutos, os mais abordados pelos trabalhos so: produo puxada/just in time, trabalho em fluxo/simplificao do fluxo e desenvolvimento e capacitao de recursos humanos. Os menos estudados so gerenciamento visual e ordem, limpeza e segurana. Portanto importante conceituar Just in time que, segundo Slack et al. (2002), significa produzir bens e servios exatamente no momento em que so necessrios, no antes para que no formem estoques e, no depois para que no tenham que esperar. Os mesmos autores colocam que existem muitas frases e termos para descrever a abordagem JIT como, por exemplo: Manufatura enxuta; Manufatura de fluxo continuo; Manufatura de alto valor agregado; Produo sem estoque; Guerra ao desperdcio; Manufatura veloz; Manufatura de tempo de ciclo reduzido. Segundo eles, a melhor maneira de compreender como a abordagem JIT difere da abordagem tradicional de manufatura analisar o contraste entre elas. A tradicional que
34 produz estoque entre cada estgio e o JIT onde os componentes so produzidos e passados diretamente para o prximo estgio em que esto sendo processados. Outro importante conceito est ligado capacidade produtiva que os mesmos autores descrevem como o nvel mximo de atividade de valor adicionado em determinado perodo de tempo, que o processo pode realizar em condies normais de operao.
3.3.1 Arranjo fsicoSlack et al. (1997), coloca que o arranjo fsico de uma operao produtiva preocupa-se com o posicionamento fsico dos recursos de transformao. Para os autores, definir o arranjo fsico decidir onde colocar todas as instalaes, equipamentos e pessoal de produo. Duarte (2003) cita em seu trabalho que diversos autores conceituam arranjo fsico ou layout da mesma forma variando apenas a nomenclatura. Segundo Slack et al. (1997), na prtica a maioria dos arranjos deriva de apenas quatro tipos bsicos: Arranjo fsico posicional: tambm conhecido por arranjo fsico de posio fixa, aquele que os recursos transformados no se movem entre os recursos transformadores, ou seja, em vez de materiais, informaes ou clientes flurem por uma operao, quem sofre o processamento fica estacionrio, enquanto equipamento, instalaes e pessoas movem-se na medida do necessrio; Arranjo fsico por processo: assim chamado, pois as necessidades e convenincias dos recursos transformadores que constituem o processo na operao dominam a deciso sobre o arranjo fsico. Arranjo fsico por produto: envolve localizar os recursos produtivos transformadores inteiramente segundo a melhor convenincia do recurso que est sendo transformado; Arranjo fsico celular: aquele em que os recursos transformados, entrando na operao, so pr-seleciodados para movimentar-se para uma parte especfica da operao (ou clula) na qual todos os recursos transformadores necessrios a atender a suas necessidades imediatas de processamento se encontram. Para Rother e Harris (2002) clula um arranjo de pessoas, mtodos e materiais em que as etapas do processo esto prximas e ocorrem em ordem seqencial, sendo que as partes so processadas em um fluxo contnuo ou, em alguns casos, de forma consistente com lotes pequenos mantidos em toda a seqncia das etapas do processo. Dentro os benefcios alcanados com a manufatura celular esto a reduo do lead time, reduo do volume de material transportado dentro do sistema e diminuio do tempo de
35 setup; a idia bsica do arranjo celular dividir o sistema de manufatura em diversas clulas, onde as peas similares so processadas em uma mesma clula para melhorar a produtividade (CHEN et al apud OLIVEIRA, 2003). Um importante conceito que precisa ser abordado que influenciar na obteno dos benefcios com a manufatura celular o balanceamento de linha (ou clula) que ir definir o contedo de trabalho de cada clula. No tpico a seguir este conceito ser melhor abordado.
3.3.2 Balanceamento de linhaSegundo Souza et al. (2003), em um sistema de linha de montagem, a matria prima entra e progressivamente se move atravs de uma srie de estaes de trabalho enquanto est sendo transformada no produto desejado. Para que a matria prima possa ser transformada em produto, respeitando a demanda do cliente e evitando desperdcios em relao m utilizao de recursos, necessrio que as estaes de trabalho sejam devidamente balanceadas. O balanceamento de linha, de acordo com Duarte (2003), consiste em harmonizar todas as atividades ligadas ao processo produtivo, focando o processo de uma forma macro (matria prima produto acabado) ou de forma micro (clulas de manufatura, linha de montagem). De acordo com Oliveira (2007), o objetivo do balanceamento de linha consiste em compatibilizar a produo com a demanda a fim de assegurar a entrega pontual e evitar o acmulo de estoque indesejvel. Tempo de ciclo do processo o tempo necessrio concluso de todo o processo sendo que sua anlise normalmente executada atravs do acompanhamento do trabalho das atividades exigidas no processo.
3.4 Simulao ComputacionalEste item tem como objetivo abordar uma reviso bibliogrfica sobre a simulao computacional como ferramenta para previso de problemas e tomada de deciso, com a construo de modelos de simulao para a anlise de sistemas de manufatura em desenvolvimento.
3.4.1 Conceitos, vantagens e desvantagens de simulao.Baines et al (2004) descreve simulao discreta como uma tcnica de construo de modelos que demonstra o comportamento de um sistema real.
36 Para Harrel et al (2002) simulao um processo de experimentao com um modelo detalhado de um sistema real para determinar como o sistema responder a mudana em sua estrutura, ambiente ou condio de contorno. Leal (2003) define simulao como a representao de um procedimento em um tempo menor do que levaria no cenrio real e com menor custo, favorecendo a previso do comportamento do sistema para que se possam tomar as devidas aes corretivas visando reduo de custos. Carson (2004) descreve a simulao como sendo muito til nas seguintes situaes: No h nenhum modelo analtico simples, planilha eletrnica, modelo ou clculo que suficientemente preciso para analisar a situao; O sistema real regularizado; quer dizer, no catico e descontrolado. Componentes de sistemas podem ser definidos e caracterizados e suas interaes definidas; O sistema real tem algum nvel de complexidade, interao, ou interdependncia entre vrios componentes, ou puro tamanho que se faz difcil de agarrar em sua totalidade. Em particular, difcil ou impossvel predizer o efeito de mudanas propostas; Quando se est projetando um sistema novo, considerando grandes mudanas no layout fsico ou regras operacionais em um sistema existente, ou enfrentado novas e diferentes demandas; Quando se est considerando um grande investimento em um novo ou existente sistema, e ele representa uma modificao de sistema de um tipo para o qual se tem pequeno ou nenhuma experincia e, conseqentemente, tem um risco considervel; Quando precisa-se de uma ferramenta onde todas as pessoas envolvidas possam concordar, a partir de suposies, e ento ver (estatisticamente e com animao) os resultados e efeitos dessas suposies; Simulao com animao um excelente treinamento e dispositivo educacional, para gerentes, supervisores, engenheiros e operadores. De fato, em sistemas de larga escala fsica, a simulao animao pode ser o nico modo de a maioria dos participantes visualizarem como o trabalho deles contribui ao sucesso do sistema ou cria problemas para outros. Segundo SILVA (2005) a simulao computacional uma ferramenta que vem apresentando constante evolues devido, principalmente, aos avanos nas reas de hardware e software.
37 Os benefcios ganhos com um estudo de simulao incluem (BELGE): Evita retrabalhos desnecessrios por ser uma ferramenta que permite anlise de, por exemplo, layout de uma linha antes de sua implementao; Aumento da produtividade, com menor tempo de movimentao dos recursos decorrente da reorganizao fsica e/ou da alterao das tarefas. Aumento da satisfao do cliente devido a um menor tempo de espera para as ordens de produo no sistema; Melhores e maiores informaes para a tomada de deciso; ao invs de apenas o tempo mdio que as unidades gastam numa fila de estoque em processo (WIP), teremos o mnimo, o mximo, um histograma, um grfico ao longo do tempo, e o intervalo de confiana; Economia no tempo de trabalho do(s) analista(s) comparado s tcnicas manuais ou s tcnicas que consomem mais tempo; mais dados de tempo e de custo podem ser desenvolvidos rapidamente com a simulao, comparado ao uso de planilhas vrias vezes fazendo a variao das taxas de chegada de ordens de produo; A simulao requer uma real necessidade de conhecer profundamente o processo e/ou o problema que objeto da simulao; Trabalho em grupo e comunicao. Devido ao aspecto grfico e a habilidade de imitar a realidade, as pessoas tendem a ficar facilmente envolvidas no projeto, e tendem a compreender mais rapidamente os desdobramentos das mudanas propostas. O passo de validao do projeto requer uma coordenao de idias. Por outro lado, freqentemente simulaes consomem tempo, dados no esto disponveis ou so caros de se obter, e o tempo disponvel para as tomadas de decises no so suficientes para um estudo seguro; em algumas situaes, as animaes e outras exibies visuais, combinadas com a presso de tempo em todos os projetos, podem enganar os tomadores de deciso em concluses prematuras baseado em evidncia insuficientes (CARSON, 2004). Bressan apud Pereira (2000) apresenta as seguintes desvantagens do uso da simulao: Cada execuo da simulao estocstica produz apenas estimativas dos parmetros analisados; O modelo de simulao em geral caro e consome muito tempo para desenvolver; Os resultados da simulao quando apresentados em grandes volumes de dados e com efeitos de animaes e grficos, podem levar a uma confiana nos resultados
38 acima da justificada. Se o modelo no for uma representao vlida do modelo em estudo, este no ter utilidade, mesmo que os resultados causem boa impresso; Alguns conceitos so bastante importantes de se conhecer ao se utilizar a simulao; dentre eles esto os tipos de sistema, modelo e de simulao. Segundo PEREIRA (2000), em simulao possvel trabalhar com sistemas discretos, contnuos ou a combinao dos dois. Harrel et al (2002) descreve os tipos de sistema e dois tipos de modelo, conforme abaixo: Sistema discreto e contnuo: Um evento discreto uma ao instantnea que ocorre em um nico momento. Na simulao de modelos de eventos discretos, o computador mantm um dispositivo temporal conhecido por relgio de simulao que avana medida que cada evento acontece num determinado instante. Se um evento representa o inicio de uma atividade que ser concluda no futuro, a simulao adicionar o tempo de concluso a uma lista de futuros eventos e avanar o relgio para a prxima vez em que o evento ocorre. J o evento contnuo uma ao que no cessa. Ele continua ininterruptamente com relao ao tempo. A simulao contnua permite que variveis do modelo mudem continuamente ao longo do tempo, com a taxa de mudana definida e amarrada ao relgio de simulao. Em decorrncia do fato de que muitos processos contnuos podem sofrer aproximaes atravs da diviso de grandes lotes em elementos menores, os mtodos de modelagem de eventos discretos podem ser empregados em muitos estudos de simulao de processos contnuos. Modelos estticos e dinmicos: um modelo esttico aquele que no influenciado pelo tempo no havendo relgio de simulao envolvido. Segundos, horas e dias no desempenham nenhum papel no modelo. O modelo dinmico uma representao que influenciada pelo tempo. O estado do modelo decorrente de segundos, horas, dias e meses simulados no relgio da simulao. A manufatura e muitos sistema de servios so geralmente modelados usando a abordagem dinmica. Nveis de fila, taxas de entrada e grau de utilizao de equipamentos so exemplos de variveis dinmicas. Pereira (2000) descreve modelo determinstico e estocstico da seguinte forma: O modelo dito determinstico quando as variveis de entrada que representam o sistema assumem valores exatos, assim, os resultados desse tipo de simulao sero sempre os mesmos independentemente do nmero de replicaes que se fizer para o modelo. O modelo
39 estocstico permite que se d entrada com uma coleo de variveis que podem assumir diversos valores dentro de uma distribuio de probabilidades, distribuio esta que pode ser definida pelo modelador. Os resultados gerados pelos modelos estocsticos so diferentes a cada replicao, em razo da natureza aleatria das variveis que do entrada no modelo. Segundo Pereira (2000) a simulao pode ser determinante e no determinante; a simulao dita terminante quando se est interessado em estudar o comportamento do sistema num dado intervalo de tempo de simulao. Quando se est interessado em estudar o sistema a partir do momento em que o mesmo atingir um estado estvel (steady-state), a simulao dita no terminante. O fato de a simulao ser dita no terminante, significa que a partir de um determinado momento a simulao poderia continuar indefinidamente sem que estatisticamente o sistema venha a ter mudanas significativas de comportamento. Segundo o autor (PEREIRA, 2000), no caso de uma indstria de manufatura, que trabalha em trs turnos, o tempo de simulao poder obrigatoriamente ter que abranger todos esses turnos, se os mesmos tiverem comportamentos diferentes entre si, ou seja, se o primeiro turno rodar com todos os seus recursos, e se o segundo e terceiro turnos rodarem apenas as operaes gargalos. O conceito importante das simulaes no terminantes, que o caso de uma linha de produo para fabricao em lotes, de que no se podem colher resultados significativos dessas simulaes antes que o sistema adquira estabilidade. A Tabela 2 descreve resumidamente os tipos de sistema, modelo e simulao descritos acima. Tabela 2 Resumo dos principais conceitos de simulao computacional
Fonte: PEREIRA (2000) Segundo Silva (2005), sendo a simulao terminante, necessita-se definir o tempo necessrio para se obter resultados aceitveis na simulao e o nmero de replicaes necessrias para se obter uma amostragem estatstica confivel.
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3.4.2 Quantidade de replicaesDe acordo com Pereira (2000), a definio do nmero de replicaes necessrias pode ser feita a partir da anlise de intervalo de confiana, utilizando-se a distribuio t de Student. Essa distribuio a mais apropriada para pequenas amostras (N
