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PRODUÇÃO MAIS LIMPA:
IDENTIFICAÇÃO DE OPORTUNIDADES
POR MEIO DA ANÁLISE FUNCIONAL
DA TEORIA DA SOLUÇÃO INVENTIVA
DE PROBLEMAS
Flavio Issao Kubota (UFSC)
flavioissao.kubota@gmail.com
Larissa Medianeira Bolzan (UFSM)
larissambolzan@gmail.com
Leandro Cantorski da Rosa (UFSM)
leski78@hotmail.com
A busca por soluções inovadoras, alinhada à crescente necessidade de
operações industriais mais limpas, é um processo de resolução de
problemas. Ainda, ressalta-se que a indústria de laticínios é
significativamente relevante à economia regiional, nacional e mundial,
considerando que o Brasil é um dos maiores produtores mundiais de
leite, enquanto o Rio Grande do Sul é um dos três maiores produtores
nacionais. Desse modo, este estudo integrou a análise funcional,
utilizada na Teoria da Solução Inventiva de Problemas (TRIZ), à
produção mais limpa (PML), como instrumento de suporte na
identificação de funções indesejadas para posterior busca sistemática e
hierarquizada de oportunidades de melhoria, direcionando os
processos criativos. Conduziu-se uma pesquisa de caráter qualitativo e
natureza exploratória, por meio de um estudo de caso realizado em
duas empresas da região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul
(RS). Os resultados apresentam, de maneira clara, simples e objetiva,
todas as funções desejadas e indesejadas dos processos produtivos
pesquisados. Dessa forma, espera-se que o presente trabalho oriente a
busca de soluções inventivas para os problemas ambientais expostos
neste artigo, os quais estão coerentes com a literatura vigente acerca
do tema.
Palavras-chaves: Análise funcional, Teoria da Solução Inventiva de
Problemas, TRIZ, produção mais limpa, indústria de laticínios.
XXXII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Desenvolvimento Sustentável e Responsabilidade Social: As Contribuições da Engenharia de Produção
Bento Gonçalves, RS, Brasil, 15 a 18 de outubro de 2012.
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1. Introdução
A busca por soluções inovadoras e criativas dentro da indústria é um processo de resolução de
problemas. Os próprios processos dentro das organizações, quando estudados e
implementados – ou incrementados – nas mesmas, são maneiras de resolver um problema
durante o desenvolvimento do produto – ou serviço – em questão (KUBOTA e ROSA, 2011).
A indústria de alimentos visa constantemente à inovação, geração de resultados eficazes em
seus produtos finais e eficiência em seus processos produtivos, considerando a alta
competitividade e concorrência no setor junto a clientes mais bem informados e,
consequentemente, mais exigentes (KUBOTA, 2012). Ainda, a busca por melhores práticas e
ações ambientais é um aspecto que se tornou um requisito das partes interessadas aos
negócios das organizações, pois boa parte dos recursos consumidos nos processos produtivos
é não-renovável (KUBOTA et al., 2011; KUBOTA; ROSA, 2011; KUBOTA et al., 2010).
Dados da Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) comprovam a
importância da indústria de laticínios, apresentando o Brasil como o quinto maior produtor de
leite de vaca do mundo, com 29.112 milhões de toneladas produzidas em 2009 (FAO, 2011) –
5,0% da produção mundial. A Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA)
aponta o Rio Grande do Sul como o segundo maior produtor de leite no país, com uma média
de 3.460 milhões de litros produzidos entre 2008 e 2010 (EMBRAPA, 2011) – 12,0% da
produção nacional.
Desde a sua criação, a produção mais limpa (PML) auxilia de forma efetiva no
desenvolvimento da sociedade. Özbay e Demirer (2007) afirmam que, comparada a outras
práticas “fim-de-tubo” (tratamento das perdas após a sua geração, no final dos processos), as
técnicas de PML: utilizam matérias-primas, energia e outras entradas com maior eficiência;
geram menos desperdícios e resíduos; facilitando a reutilização e reciclagem de recursos, e;
facilitam o gerenciamento desses resíduos.
Em paralelo, Zhang e Shang (2010) consideram a Teoria da Solução Inventiva de Problemas
(TRIZ) uma espécie de teoria inovadora, que funciona essencialmente resolvendo
contradições. Constitui-se de diversos métodos, cálculos e ferramentas para resolução de
problemas técnicos, exploração inovadora, conforme a compreensão global do sistema
(ZHANG; SHANG, 2010). Constata-se também que a TRIZ vem sendo aplicada em diversos
campos de conhecimento (ZHANG; SHANG, 2010; CARVALHO, FERREIRA, 2005;
CARVALHO; BACK, 2001), bem como sua aplicação integrada com a PML é rara
(FRESNER et al., 2010), pouco documentada na literatura até hoje.
Dentro dos aspectos e panorama relatados acima, esta pesquisa objetivou integrar a análise
funcional, ferramenta utilizada pela metodologia TRIZ, à produção mais limpa (PML), como
ferramenta suporte na identificação de funções indesejadas e posterior busca de oportunidades
de melhoria nos processos produtivos.
2. Fundamentação teórica
2.1. Produção mais limpa em laticínios
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A indústria de laticínios, conforme relatado na seção introdutória deste artigo, tem grande
relevância ao mercado nacional e mundial, o que torna necessária a geração de diferenciais
competitivos, considerando-se o aumento da concorrência e pressão por melhores resultados.
Sabe-se também que nesse setor, há o problema de tratamento dos desperdícios no decorrer da
cadeia produtiva, tanto de recursos energéticos (vapor, luz, água, etc.) como de matéria-prima,
subprodutos e saídas indesejadas (avarias, contaminações, condenações, etc.).
Relativo aos impactos ambientais da indústria de laticínios, Machado et al. (2001) confirmam
que esse setor gera efluentes, resíduos e emissões que potencialmente impactam o meio
ambiente. Os efluentes são perdas líquidas originárias de diversas atividades desenvolvidas na
indústria, esses podem ser compostos por leite e produtos derivados, detergentes, produtos de
limpeza, desinfetantes, areia, lubrificantes, açúcar, essências e condimentos diversos que são
diluídos nas águas de lavagem de equipamentos, tubulações, pisos e demais instalações, soro
de leite coalhado, lubrificantes, resíduos de sólidos suspensos (leite coagulado, partículas de
requeijão, pedaços de frutas e nozes), etc. (MACHADO et al., 2001; UNEP, 2002;
CARAWAN et al., 1979).
Mesmo com uma fonte considerável de contaminantes e perdas indesejadas com alto impacto
ambiental negativo, as pesquisas sobre esse tema apresentam-se ainda bastante limitadas, o
que ratifica os resultados de Nguyen e Durham (2004). Apesar dessa limitação de estudos, é
possível perceber estudos recentes e significativos para contribuições na área. Özbay e
Demirer (2007), por exemplo, conduziram um estudo visando avaliar as oportunidades de
PML da unidade de análise visitada pelos autores. Os resultados demonstraram diversas
oportunidades e economias significativas de energia, matéria-prima e recursos hídricos,
gerando redução de custos e impactos ambientais negativos.
Há também contribuições metodológicas para a ferramenta. Berlin et al. (2007), na Suécia,
desenvolveram um método heurístico, norteado pela minimização de desperdícios e normas
de produção, objetivando averiguar se a metodologia ofereceria melhores alternativas em
relação ao impacto ambiental do ciclo de vida dos produtos lácteos para comercialização. Na
Austrália, Fisher e Scott (2008) realizaram uma avaliação no âmbito farmacêutico em uma
fazenda de laticínios, verificando as potenciais ameaças à região e buscando um
gerenciamento preventivo no local, evitando a que emissão de produtos farmacêuticos
prejudicasse a fauna e flora dos arredores da fazenda e região.
No Brasil, Schneider (2008) desenvolveu propostas de implantação da PML com enfoque na
reciclagem interna para a melhoria de procedimentos na utilização de água, bem como maior
eficiência no tratamento de resíduos sólidos. Kubota et al. (2010) e Kubota et al. (2011)
também elaboraram propostas focadas na redução de consumo excessivo de água nas
unidades de análise pesquisadas, o que resultou em projetos e soluções simples, de baixo
investimento e, ainda, bom retorno ambiental, técnico e econômico.
Nesse sentido, Seiffert (2011) afirma que a produção mais limpa não visa, restritamente, à
identificação, quantificação, tratamento e disposição final dos resíduos, mas sim a eliminação
da geração dos mesmos. Considerando-se os aspectos e impactos ambientais gerados pela
indústria de laticínios, pode-se perceber que a ferramenta PML gera contribuições relevantes a
este setor da economia. Não apenas na economia energética e de matéria-prima, mas também
na redução de custos na produção e, consequentemente, na possibilidade de diferenciação
competitiva, por meio da redução de preços e de produtos/serviços mais responsáveis
ambientalmente.
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Assim, percebeu-se a necessidade da adoção de ferramentas que auxiliem na identificação
objetiva e sistemática das oportunidades de PML no setor de laticínios. Partindo-se dos
estudos de Fresner et al. (2010), que relatam que aplicações da TRIZ junto à PML são raras,
encontrou-se a possibilidade de utilizar a referida metodologia, sendo a análise funcional uma
das ferramentas, mais detalhada na subseção seguinte.
2.2. Análise funcional
Uma das ferramentas aplicadas dentro da metodologia TRIZ é a técnica denominada análise
funcional, também chamada de análise de interações. Antes de se compreender a técnica, faz-
se necessária a definição e entendimento do conceito de função. Funcionalidade corresponde
ao “uso de funções para formular problemas e buscar soluções” (CARVALHO; FERREIRA,
2005, p. 183). A utilização da análise funcional não é exclusividade da TRIZ. Carvalho e
Ferreira (2005) e Carvalho (2007) observaram uma diferença significativa com relação a
outros métodos: no que se refere às funções indesejadas de produto/processo na formulação
de problema, pode-se priorizar e ordenar as ações mais efetivas para melhorar a situação
problemática estudada.
Por meio da análise funcional, também é possível modelar um sistema técnico como um
sistema formado por componentes e funções. A função é uma atividade, a qual é composta de
fatores que alteram as propriedades de outro componente (FRESNER et al., 2010). Além
disso, os mesmos autores afirmam que essa modelagem de funções, literalmente, abre uma
espécie de “caixa preta” das etapas do processo normalmente utilizado na PML.
A análise funcional permite orientar rapidamente para os elementos do problema que
necessitam mudanças e muitas vezes ajudam na busca de sugestões e propostas de otimização
no produto ou processo (CARVALHO, 2007; KUBOTA, 2012). A Figura 1 ilustra dois
exemplos de como conduzir uma análise de interações (funcional). A abordagem de análise
funcional utilizada nesta pesquisa foi adaptada de Fresner et al. (2010).
Figura 1 – Análise funcional do processo de decapagem em uma indústria química. Linhas pontilhadas: funções
desejadas; linhas contínuas: funções indesejadas; caixas retangulares: elementos do sistema; caixas com cantos
arredondados: perdas; hexágono: super sistema (FRESNER et al., 2010)
3. Materiais e métodos da pesquisa
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A classificação desta pesquisa segundo natureza é qualitativa e quanto ao caráter exploratório
(HAIR et al., 2006), além disso, utilizou-se o método de pesquisa estudo de caso. Como
técnica de coleta de dados, foram utilizadas entrevistas semiestruturadas com os responsáveis,
visitas às instalações das empresas e análise dos documentos disponibilizados pelas mesmas.
Posteriormente, buscou-se organizar as informações obtidas para realizar a análise.
A pesquisa foi realizada em duas empresas de laticínios da região Noroeste do Estado do RS,
durante o segundo semestre de 2011. Ambas foram selecionadas devido à importância
econômica da região na produção leiteira do Estado (EVANGELISTA et al., 2006), e
possuem, respectivamente, capacidade de produção de 105.600 litros/ano e 11.520.000
litros/ano de leite.
Inicialmente, fez-se a busca e o mapeamento dos processos produtivos com foco nas perdas
ambientais maiores e/ou mais críticas. Em seguida, procedeu-se a análise funcional dos
mesmos, visando a identificação completa dos elementos e funções existentes no sistema.
Subsequentemente, foram detectadas funções indesejadas nos processos, o que forneceu
subsídios consideráveis para identificação de oportunidades de aplicação PML, bem como a
elaboração de propostas de solução para os problemas encontrados. Por fim, documentaram-
se as informações em um relatório final das informações. Em síntese, o sequenciamento das
etapas da pesquisa está exposto na Figura 2.
INÍCIO
Seleção dos
processos com
maiores perdas
ambientais
Realizar análise
funcional do
processo
escolhido
Registro das
informações FIM
Identificação de
oportunidades
de PML
Figura 2 – Etapas do método de pesquisa realizado
4. Resultados e discussão
4.1. Estudo de caso 1
Inicialmente, foi observado o processo de fabricação de queijo prato, cuja sequência é
apresentada no fluxograma da Figura 3. O processo começa com o recebimento do leite
pasteurizado (originário do processo de produção do leite), então ocorre a fermentação do
mesmo, seguido de corte para posterior agitação. Em seguida, ocorre a dessoragem (retirada
do soro da coalhada, para gerar a massa de queijo) e a adição de sal à massa de queijo para
depois a massa ser inserida em formas que são prensadas e viradas duas vezes para a mistura
da massa de queijo. A mesma é resfriada até estar em condições de ser expedida para
comercialização.
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Resfriamento
FIM
Fermentação
Corte
Agitação
Dessoragem
Adição
de sal
Forma
Prensagem 1
Virar a
forma
Prensagem 2
Expedição
INÍCIO
Figura 3 − Fluxograma de processo de fabricação do queijo na empresa 1. Subprocesso ilustrado em cor cinza:
foco da pesquisa
Nesta empresa, o subprocesso de dessoragem do queijo foi selecionado para identificar
oportunidades, devido ao seu impacto ambiental negativo. Dentre todos os resíduos gerados
na unidade de análise, esse foi considerado o mais prejudicial à organização e ao meio
ambiente. Os elementos que compõem o sistema são:
Queijeira (máquina que fabrica o queijo tipo prato);
Liras (responsáveis pelo corte e separação da coalhada em massa de queijo e soro);
Coalhada (subproduto anterior à massa de queijo);
Soro (liberado após a dessoragem da coalhada);
Operador (funcionário que opera a queijeira);
Válvula (elemento responsável pela liberação do soro da máquina).
Os elementos deste processo estão inter-relacionados deste modo:
Queijeira aciona as liras;
Liras cortam a coalhada;
Coalhada libera a massa de queijo (útil no processo) e o soro de leite (indesejado);
Operador abre a válvula da queijeira;
Válvula libera o soro da queijeira;
Soro liberado gera perdas de soro devido ao descarte posterior, não sendo utilizado
para outras finalidades.
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A Figura 4 ilustra a análise funcional realizada neste processo.
Figura 4 – Análise funcional do subprocesso de dessoragem do queijo. Setas contínuas: funções indesejadas;
setas pontilhadas: funções desejadas. Elipse em negrito: perda mais significativa no sistema
Através da análise do subprocesso, verifica-se que a função mais crítica são as perdas de soro
geradas durante a dessoragem do queijo, que pode ser reaproveitado de diversas maneiras. Na
empresa, especificamente, é possível utilizá-lo como matéria-prima para a alimentação de
suínos, por exemplo, uma vez que para isso, o soro não precisa passar por nenhum tratamento
específico (MAGANHA, 2006), sendo viável técnica, ambiental e economicamente.
Além disso, pode ser percebida a convergência da função indesejada com a literatura, uma
vez que diversos estudos relatam o descarte do soro como um problema e, inclusive,
propuseram diversas alternativas para o seu reaproveitamento (MENEZES, 2011; CHAVES
et al., 2010; MORAES et al., 2009; CALDAS, 2008; SILVA; BOLINI, 2006; LIZIEIRE;
CAMPOS, 2006; MAGANHA, 2006; CERDAN; SAUTIER, 2003; ÁGUA-DOCE et al.,
2002; ZARDO; LIMA, 1999; BERTOL et al., 1993).
4.2. Estudo de caso 2
Na empresa 2, foi estudado e analisado o processo de produção do queijo muzzarella. O
processo é semelhante ao da empresa 1, entretanto apresenta algumas peculiaridades. Fato
este que converge também com a literatura (COWI, 2002). Inicialmente, o leite pasteurizado é
coagulado e depois padronizado (correção do pH da massa de queijo). Subsequente, ocorre a
filagem, que gera a liga da massa de queijo, a qual é inserida na máquina de moldagem do
produto. O mesmo é inserido em formas para posterior resfriamento, para em seguida ser
colocada salmoura e secagem/maturação do queijo finalizado. Assim, encerra-se o processo
com a embalagem dos produtos, estando assim em condições de ser expedido ao mercado. A
Figura 5 apresenta o fluxograma do processo.
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Embalagem
FIM
Coagulação
Padronização
Filagem
Moldagem
Salmoura
Secagem/
Maturação
Expedição
INÍCIO
Enformagem
Resfriamento da
massa
Figura 5 − Fluxograma do processo de fabricação do queijo muzzarella na empresa 2. Subprocesso ilustrado em
cinza: foco da pesquisa
Dentro desta unidade, optou-se por estudar o processo de resfriamento do queijo. Percebeu-se
que a função indesejada crítica é a ocorrência de perdas d’água após o resfriamento das
formas de queijo, uma vez que o recurso não é utilizado para nenhuma outra finalidade
posteriormente, sendo descartado do processo. Este processo é composto pelos seguintes
elementos:
Tanque (armazena as formas);
Formas (armazenam a massa de queijo);
Queijo;
Queijo resfriado (após o tempo de resfriamento necessário – aproximadamente 3
horas);
Água (responsável pelo resfriamento do queijo);
Mangueira (elemento que libera água para o sistema);
Operador (funcionário que realiza o processo de resfriamento).
Os referidos elementos se inter-relacionam desta maneira:
Tanque armazena formas;
Formas armazenam queijo;
Operador aciona a mangueira;
Mangueira libera água;
Água resfria o queijo. Função essa que gera o queijo resfriado e também as perdas de
água (não são reutilizadas posteriormente).
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Para melhor compreensão, a Figura 6 ilustra os elementos e suas inter-relações no sistema
estudado.
Figura 6 – Análise funcional do resfriamento do queijo muzzarella. Setas contínuas: funções indesejadas; setas
pontilhadas: funções desejadas. Elipse em negrito: perda mais significativa no sistema
Pode-se verificar, por meio da Figura 6, que três funções indesejadas foram percebidas no
sistema: o operador abrir a mangueira, a mesma liberar a água a qual não é reaproveitada
posteriormente. Essa análise se justifica pelo fato de o consumo do recurso natural ser
excessivo e, além disso, não ser renovável. Dessa forma, é importante que se elaborem
propostas que possam, inicialmente, eliminar o consumo de água no mesmo. Entretanto, em
muitos casos sabe-se que este é um panorama utópico no momento, necessitando uma análise
para minimização de consumo. Caso ainda não seja possível, faz-se então proposta para o
reaproveitamento do recurso hídrico.
Verificou-se que o consumo de água nos processos produtivos da indústria estudada é outro
aspecto fortemente alinhado com a literatura (KUBOTA, 2012; KUBOTA et al., 2010;
ÖZBAY; DEMIRER, 2007; SILVA, 2006; NGUYEN; DURHAM, 2004; MACHADO et al.,
2001; CARAWAN et al., 1979). Assim, identificou-se que, neste processo, reaproveitar a
água utilizada ou minimizar a sua utilização é a oportunidade que mais tem potencial para
gerar contribuições à empresa, sendo necessário, para isso, um estudo de viabilidade técnica,
ambiental e econômica para a proposta de solução do problema selecionada.
5. Considerações finais e oportunidades futuras
Este trabalho visou identificar oportunidades de PML por meio da análise funcional da Teoria
da solução Inventiva de Problemas (TRIZ), visando uma organização sistemática e
hierárquica dos problemas e funções indesejadas encontradas para facilitar a gestão e tomada
de decisão.
A partir das análises realizadas, foi possível evidenciar os elementos os quais compõem os
processos estudados. Atividade esta que possibilitou, sistematicamente, compreender os
limites do sistema técnico estudado, bem como suas inter-relações e funções desejadas e
indesejadas. Adicionalmente, nos dois casos, percebeu-se forte convergência com a literatura
no assunto relativo às perdas de recursos ambientais encontradas, uma vez que as perdas
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encontradas são amplamente relatadas, além de propostas e alternativas para reaproveitamento
do subproduto (soro) terem sido elaboradas e outras ainda sendo pesquisadas.
Cabe destacar como contribuição da utilização da ferramenta análise funcional, além do
mapeamento dos processos para posteriores oportunidades de redução de consumo de
recursos naturais e energéticos, a facilitação e a priorização dos problemas encontrados e
possibilitar a geração de maior diferencial competitivo por parte das organizações, por meio
da subsequente redução de custos e possibilidade de redução nos preços dos produtos
comercializados. O que, nesse caso, pode denotar em influências positivas em âmbito
estratégico às organizações. Além de se utilizar um método simples, eficiente e sistemático.
Salienta-se que esta pesquisa foi apenas a etapa de uma dissertação de mestrado, o que
justifica as limitações desta, uma vez que não foram elaboradas, por exemplo, propostas
alternativas para a eliminação, minimização ou reaproveitamento dos desperdícios gerados.
Este estudo foi feito posterior à identificação das funções indesejadas e priorização das
mesmas. Desse modo, a presente pesquisa teve relevância no sentido de prover subsídios ao
direcionamento para a elaboração de propostas para solucionar os problemas, e auxiliar na
posterior tomada de decisão.
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