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ESTUDO DA UTILIZAÇÃO DO
MAPEAMENTO DE FLUXO DE VALOR
EM PROCESSOS QUÍMICOS
INDUSTRIAIS
Rafael Rodrigues Simci (USP)
Marco Antonio Carvalho Pereira (USP)
O presente trabalho busca observar a viabilidade do uso do VSM
(Value Stream Mapping), uma valiosa ferramenta do Lean
Manufacturing, em processos químicos industriais. Estudar qual a
capacidade e aplicabilidade desta ferramenta para trazer benefícios
para uma indústria, e que alterações são necessárias para adequar
essa ferramenta a realidade de um processo químico, que possui
características bem distintas e, as vezes, com alto grau de
complexidade, devido a reações químicas laterais que ocorrem ou a
formação de sub produtos. Para atingir esse objetivo foram analisadas
sete grandes empresas que possuem processos químicos em seus
processos produtivos, buscando observar se, e como, era feito o uso da
ferramenta. Empregou-se a metodologia de estudo de caso, para
analisar cada empresa individualmente e, por fim, compará-las para
que as melhores práticas pudessem ser encontradas e seus resultados
generalizados para demais processos químicos industriais. Constatou-
se que todas as empresas usam de práticas e ferramentas de Lean
Manufacturing e que cinco das sete indústrias pesquisadas usam VSM
para mapeamento de seus processos químicos. Como conclusão geral,
obteve-se que: a) VSM é viável para a indústria química; b) o
mapeamento pode trazer ganhos significativos e c) não são necessárias
alterações no método para se enquadrar a processos químicos.
Palavras-chave: Lean Manufacturing, Value Stream Mapping,
Processos Químicos
XXXV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Perspectivas Globais para a Engenharia de Produção Fortaleza, CE, Brasil, 13 a 16 de outubro de 2015.
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1. Introdução
A indústria química é a segunda em importância do PIB industrial brasileiro. Seu faturamento
anual, considerados todos os seus segmentos (produtos químicos industriais; produtos
farmacêuticos; produtos de higiene pessoal, perfumaria e cosméticos; defensivos agrícolas;
adubos e fertilizantes; tintas e vernizes; produtos de limpeza; fertilizantes; fibras artificiais e
sintéticas) foi de US$ 156,2 bilhões no ano de 2014, posicionando-a como a sexta maior do
mundo (ABIQUIM, 2014). Este valor final é ainda mais significativo, se for adicionado a ele,
todas as demais indústrias que possuem processos químicos em seu processo produtivo.
Nos tempos atuais, onde a competição de mercado é cada vez maior, metodologias e
ferramentas que tornem os processos produtivos cada vez mais eficientes, e com maior
qualidade, tornam-se cada vez mais necessárias para manter uma empresa competitiva. Para
atingir esses objetivos, o Lean Manufacturing vem, ao longo dos anos, se mostrando valioso
aliado para a redução de desperdícios em processos produtivos.
Uma das principais ferramentas do Lean Manufacturing é o mapa de fluxo de valor (VSM:
Value Streaming Mapping), que visa mapear as etapas de um processo produtivo em
atividades que agregam ou não agregam valor ao produto final. Essa ferramenta teve sua
origem, na indústria automobilística, em linhas de produção com fluxo linear. Entretanto, a
indústria química é caracterizada por processos químicos muito distintos, com variado grau de
complexidade, pois possui desde plantas que operam por batelada e sem correntes de reciclo,
até plantas que possuem múltiplas correntes de reciclo e by-pass. Neste segundo caso, não faz
sentido falar em um fluxo único e linear na linha de produção. Existem poucos estudos sobre
o uso do VSM em processos químicos industriais. Num deles, Anvar e Irannejad (2010)
classificam o método como efetivo para demonstrar o estado atual da produção, mas que não
possui o potencial para prover sugestões de melhoria significativas. Num outro estudo, Hins et
al (1998) apontam que o VSM não considera importantes fatores relacionados a processos
químicos, tais como consumo de energia e impacto ambiental. Ainda segundo Hins et al
(1998), a coleta de informações necessárias para gerar um VSM demanda muito tempo e seu
resultado é inferior ao esperado.
O objetivo desse trabalho é estudar a aplicação do VSM em processos químicos industriais.
Estudar usa real aplicabilidade. Estudar suas peculiaridades. Estudar as eventuais adaptações,
se necessárias.
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2. Referencias bibliográficas
2.1 Processo químico
Segundo Shreve (1997) a definição de “processo químico” é ampla, pois engloba setores de
grande magnitude como metalúrgicos, nucleares e farmacêuticos, ao lado de outros como
petroquímicos, plásticos, cerâmicos, de síntese de produtos inorgânicos, orgânicos, ou
bioquímicos. Para Shreve (1997), processo químico é qualquer operação ou conjunto de
operações coordenadas que causam uma transformação física ou química em um material ou
misturas de materiais.
Para Barcza (2013), os processos químicos, de uma forma geral, são constituídos de três
grandes etapas: (1) Reator químico: é a parte principal de qualquer unidade de produção
química, pois é onde ocorrem as reações químicas, ou seja, a transformação de reagentes em
produtos; (2) Preparação da carga para o reator: antes de entrarem no reator, reagentes ou
matérias-primas passam por vários equipamentos, onde pressão, temperatura, composição e
fase são ajustadas para que sejam alcançadas as condições adequadas para as reações
químicas ocorrerem no reator e (3) Separação dos produtos após o reator: os efluentes do
reator são, em geral, uma mistura de produtos, contaminantes e reagentes não reagidos que
devem ser separados em equipamentos apropriados para se obter o(s) produto(s) na pureza
adequada ao mercado.
2.2 Lean Manufacturing
O Lean Manufacturing está focado na eliminação de desperdícios referentes a qualquer
atividade humana que absorve recurso, mas não cria valor, adicionando custo e tempo. Isso
fica evidente quando se define, sucintamente, o Lean Thinking como uma forma de fazer cada
vez mais com cada vez menos (WOMACK; JONES, 2004).
O foco da implementação do Lean deve estar nas reais necessidades dos negócios e não na
simples aplicação de suas ferramentas e deve envolver: (i) - a criação de fluxos contínuos e
sistemas puxados, baseados na demanda real dos clientes; (ii) - a análise e melhoria do fluxo
de valor das plantas e da cadeia completa, desde as matérias-primas até os produtos acabados
e (iii) - o desenvolvimento de produtos que efetivamente sejam soluções do ponto de vista do
cliente (LEAN INSTITUTE, 2013).
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2.3 Value Stream Mapping
Value Stream Mapping (VSM) (ou mapeamento de fluxo de valor, em português) é uma
ferramenta do Lean Manufacturing que usa técnicas para analisar e avaliar um determinado
processo. Essa ferramenta é usada primariamente para identificar, demonstrar e diminuir
desperdícios, a fim de melhorar o fluxo de determinado processo.
Segundo Shook (1999) o VSM, geralmente, é construído em um processo de fabricação como
um todo, passando por todas as áreas envolvidas: matérias primas, transporte, manufatura,
logística e armazenamento, dentre outros.
Segundo Wei, Qi e Haishan (2007) a criação de um VSM é feito através dos seguintes passos:
(1) – escolha de um produto específico para o qual VSM será construído; (2) – elaboração de
um VSM inicial, onde são mapeadas todas as operações de um processo, sem exceções; (3) –
análise para identificação de possíveis melhorias; (4) – elaboração de um VSM futuro; (5) –
implementação deste novo VSM e (6) – análise do progresso ocorrido, e em caso positivo, a
manutenção das modificações.
O VSM permite, além da eliminação de desperdício e a otimização do fluxo do processo de
manufatura, uma série de outros benefícios que facilitam um real controle do processo
produtivo. Estas vantagens são: (1) Processos mais eficientes; (2) Redução dos tempos
envolvidos nos processos; (3) Profissionais mais satisfeitos; (4) Elevação da qualidade; (5)
Produtos/serviços mais adequados às necessidades dos consumidores; (6) Sistemas mais
confiáveis e (7) Redução de Custos. (SHIVER & EITEL, 2010; AHERNE & WHELTON,
2010).
2.4 Peculiaridades dos processos químicos em relação ao VSM
Segundo Anvar e Irannejad (2010) e Netto (2013), alguns fatores são chave quando se
observa a especificidade do processo químico: (1) Muitos produtos químicos deterioram-se
facilmente, ou seja, possuem pouca vida útil, um complicador para o controle de estoques; (2)
O armazenamento de materiais em processos químicos, geralmente, possuem capacidade
específica, como tanques ou recipientes, o que dificulta aumentar ou diminuir a capacidade de
armazenamento como ocorre em processos mecânicos; (3) A maioria dos produtos químicos
necessitam para seu controle de condições extras, tais como misturas, aquecimento ou
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isolamento, dentre outras. (4) As reações químicas, geralmente, possuem interação com outras
reações do processo, e em função disso, os equipamentos estão muito interligados. (5) O
transporte de produtos químicos, normalmente, exige condições específicas, o que gera
limitações e dificuldades e que não agregam valor aos processos, mas são necessários, tais
como o pré-aquecimento, arrefecimento ou processos de destilação.
3. Metodologia
O método utilizado foi de estudo de caso, que consiste num estudo de natureza empírica que
investiga um determinado fenômeno, geralmente contemporâneo, dentro de um contexto real
de vida, quando as fronteiras entre o fenômeno e o contexto em que ele se insere não estão
claramente definidas. Trata-se de uma análise aprofundada de um ou mais objetos (casos),
para que permita o seu amplo e detalhado conhecimento (BERTO; NAKANO, 2000).
3.1 Etapa 1: Planejamento dos casos.
Etapa na qual foram delineadas as fronteiras do trabalho, estabelecido o número de casos a ser
estudado, o tempo de estudo e o roteiro que foi seguido na análise de cada um dos casos.
Nesta etapa, um questionário foi elaborado, abordando amplos aspectos sobre Lean e VSM
em processos químicos. Ele continha duas partes: (i) – a primeira parte visava avaliar o nível
de conhecimento e uso do Lean Manufacturing e de suas ferramentas em uma empresa e (ii) –
a segunda parte tratava do VSM e seu uso em processos químicos. Um pré-teste deste
questionário foi feito, através de duas entrevistas preliminares. O resultado deste pré-teste
revelou que o questionário estava amplo demais para os objetivos pretendidos, sendo que sua
segunda parte revelou-se muito mais interessante para os fins deste trabalho, pois focava em
VSM. Por outro lado, um fator importante de sua primeira foi referente ao grau de imersão na
metodologia Lean. Após essa análise, o questionário foi aprimorado e deu a origem a um
novo questionário usado, que se constituiu no instrumento principal da pesquisa realizada.
Este novo questionário também foi dividido em duas partes, uma que manteve na íntegra as
questões sobre VSM e outra focada em práticas Lean, de uma forma geral. Havia perguntas
abertas e perguntas fechadas. Estas últimas foram baseadas na escala Likert, no qual o
entrevistado classificava determinada assertiva numa escala de 1 (“Muito ruim”) até 5
(“Muito bom”).
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3.2 Etapa 2: Coleta de dados
O método de múltiplos casos recomenda a pesquisa em pelo menos quatro indústrias
diferentes, para que um maior grau de generalização dos resultados possa ser obtido (YIN,
2001) e, se possível, indústrias com diferentes graus de complexidade de produção. O quadro
1 apresenta os dados dos colaboradores de sete diferentes indústrias que foram pesquisados
para fins deste trabalho.
Quadro 1 – Perfil das Empresas e dos Entrevistados
Empresa Localização Principais
produtos Entrevistado
Tempo de
Formação
Experiência
com Lean
A Caçapava (SP) Chocolates Estagiária - 1 ano
B Resende (RJ) Farmacêutico Analista de
Processos 1 ano 1 ano
C São José dos Campos
(SP) Químicos
Analista Sênior de
Qualidade 23 anos 7 anos.
D São Paulo (SP) Agroquímicos Engenheira de
Processos Plena 4 anos.
1 ano e
meio.
E Jacareí (SP) Agroquímicos Engenheira de
Processo/Melhoria 3 anos. 3 anos.
F Ilhéus (BA) Cacau
processado
Trainee de
Produção 2 anos. Não tem
G Tremembé (SP) Tensoativos Engenheiro de
Processos Pleno 4 anos. 3 anos
Fonte: Autores
3.3. Etapa 3: Análise de dados e geração do relatório da pesquisa
A técnica da análise de conteúdo foi usada para analisar os dados qualitativos. n lise de
conte do é uma técnica de pesquisa que visa uma descrição do conte do manifesto de
comunicação de maneira objetiva e sistemática (BERELSON 1994). Para os dados
quantitativos, foram aplicadas técnicas de estatística descritiva para que a pontuação atribuída
às empresas, pelos entrevistados, tivesse um maior significado e pudesse permitir uma forma
de comparação entre elas. Diante das informações coletadas, foi possível então aplicar a
técnica da triangulação, metodologia usada para observar um mesmo fenômeno, através de
diferentes visões visando aumentar a precisão dos resultados e conclus es rios
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especialistas ressaltam a conveni ncia da combinação de métodos, devido s fragilidades
encontradas em projetos que empregam um nico método (FLICK, 1992).
4. Lean Manufacturing e a Indústria Química
As entrevistas realizadas tinham a intenção de construir uma forte base de informações a
respeito de como é a realidade do Lean Manufacturing e, principalmente, do VSM. Tendo
isso em vista, os pontos principais são apresentados, na forma de lições aprendidas a partir de
um contraste das melhores práticas entre as empresas.
Constatou-se que todas as empresas pesquisadas utilizam ferramentas do Lean
Manufacturing, o que mostra que a indústria química não possui um cenário diferente das
outras indústrias, pois o Lean é uma metodologia cuja utilização é crescente ao longo dos
últimos anos, sendo cada vez mais necessária sua utilização em empresas que buscam se
manter competitiva no mercado. Assim se manifestou o entrevistado da empresa C:
“O Lean é uma metodologia riquíssima que pode ser explorado grandemente por
parte da indústria química e que não necessita enormes treinamentos por parte da
empresa. A parte chave da aplicação tanto do VSM como de outras ferramentas
Lean é ter um propósito claramente definido desde o inicio da aplicação”.
Em relação ao VSM, constatou-se que 5 das empresas o usam e as outras 2 não. Apurou-se,
nas entrevistas, que o VSM vem sendo usado como uma das principais alternativas de
melhoria de algumas empresas, trazendo ganhos substanciais. Ainda segundo o entrevistado
da empresa C:
“O VSM já foi aplicado várias vezes dentro da empresa, sendo os processos não
lineares, com diferentes fases, e isso não tornou inviável a utilização da ferramenta,
durante a aplicação do VSM não foi encontrado barreiras para sua aplicação”.
Preliminarmente, os dados apurados sugerem que é prematuro apontar a existência de uma
“melhor maneira de se utilizar o SM em processos químicos”, visto que os processos
químicos, em geral, são muito distintos entre si. No entanto, foi possível observar fatos que
aumentam as chances de se utilizar o VSM com sucesso em processos químicos, fatos esses,
que geram lições a respeito da utilização do VSM em processos químicos industriais.
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5. Lições aprendidas sobre a utilização de VSM em processos químicos
5.1 Grau de engajamento em Lean
A escolha de profissionais de diferentes perfis, diferentes empresas e diferentes processos
químicos, permitiu uma análise quanto ao grau de engajamento em Lean. No questionário
aplicado, pois os entrevistados foram questionados sobre seis quesitos que visavam verificar o
grau de intensidade do engajamento com práticas do Lean Manufacturing. As respostas
obtidas permitiram que uma visão geral da empresa, ainda que sob á ótica só do entrevistado,
fosse obtida, e, a partir dela, foi feita uma análise preliminar sobre o engajamento da empresa
com Lean. A tabela 1 apresenta os resultados obtidos, bem como a pontuação média de cada
quesito por empresas. As empresas de A a E são as que utilizam o VSM em seus processos
químicos. As empresas F e G, não.
Tabela 1 – Quesitos relacionados com Lean
Fator / Empresa A B C D E F G Média por quesito
Padronização 4 5 2 4 5 2 4 3.71
Estabilidade 4 5 2 5 3 4 4 3.86
Melhorias 4 4 3 5 5 3 5 4.14
Fluxo 2 4 4 4 3 5 3 3.57
Qualidade 4 4 4 4 4 3 4 3.86
Capacitação 5 5 4 3 5 3 4 4.43
Média da empresa: 3.83 4.50 3.17 4.17 4.17 3.67 4.00
Fonte: Autores
A pontuação média geral das sete empresas foi de 3,93. A pontuação média somente das cinco
empresas que utilizam VSM foi de 3,97. Portanto, não há diferença significativa entre as que
usam VSM e as que não usam. Uma análise dos resultados da tabela 1 revela que o grau de
imersão de uma empresa em práticas do Lean Manufacturing, não se mostrou um fator
primordial para a utilização do VSM em seus processos. Das cinco empresas que utilizam o
VSM, duas delas (A , C) obtiveram uma pontuação média abaixo da pontuação média geral.
Esses dados sugerem que uma empresa aparentemente embrionária nas práticas Lean, pode
utilizar o VSM, como é o caso da empresa C, que obteve a menor pontuação entre todas.
Entretanto, nas questões abertas do questionário aplicado, esta foi a empresa que revelou o
relato de maior impacto sobre o uso do VSM. Isso é instigante. Uma suposição para tal
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resultado é que o senso critico do entrevistado da empresa C é muito mais apurado do que dos
outros entrevistados, visto ser ele o único Black Belt dentre todos os entrevistados, e possuir
muito mais tempo de experiência profissional, podendo a baixa pontuação da empresa ser
reflexo disso. Porém existem considerações que podem ser tiradas dos resultados obtidos.
Adotando-se que uma indústria que estivesse começando a aplicar a metodologia receberia
uma pontuação abaixo de 3 no questionário utilizado, os resultados revelam que nenhuma das
empresas que utilizam o VSM eram iniciantes em práticas Lean. Isso indica que certo grau de
contato inicial com o Lean é importante para que o VSM possa ser utilizado em processos
químicos.
5.2 Processo não linear
A não linearidade dos processos químicos torna-os complexos, porém não os exclui como
candidato a utilização do VSM. O entrevistado da empresa C informou, que ao se lidar com a
não linearidade é importante que seja muito claro qual é o produto ou família de produtos que
deve ser analisado. Definido isso, o trabalho principal é não desviar o foco de sua cadeia, e
assim, o VSM poderá ser concebido sem grandes problemas.
Um ponto a ressaltar, apurado nas questões abertas do questionário, com as cinco empresas
que utilizam o VSM, é que todas possuem processos não lineares, e isso não foi barreira para
a adoção da ferramenta.
5.3 Fluxo descontínuo e tempo de reação
A existência de fluxo descontínuo é um fator complicador na montagem de um VSM, pois
colocar num mesmo mapa, fluxos de produtos cuja visualização de seus trajetos dentro do
processo não é fácil, poderia tornar a ferramenta menos usual. Geralmente, fluxo descontínuo
se deve a reações químicas laterais ou secundarias que ocorrem nos processos, ou então a
tratamentos necessários para a realização do processo, como por exemplo, uma corrente de
resfriamento.
O que deve ser feito é seguir a risca as regras para a montagem de um VSM, pois a reação
química, no reator, é a atividade principal do processo e que agrega valor ao produto.
Portanto, após escolher a cadeia do produto final a ser mapeada, é necessário apenas seguir o
passo a passo para realizar o VSM desta cadeia. Fluxos descontínuos que venham a existir
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não irão impedir a concepção do mapa, tendo em vista que existindo um produto final, existe
uma relação entrada – processo – saída, e, dessa forma, um mapa pode ser concebido, por
mais complexo que possa aparentar ser. Assim se manifestou o entrevistado da empresa C:
“Os fluxos descontínuos nada mais são do que mais um fator a ser considerado na
elaboração de um VSM, pois dentro de um processo existem etapas que não
agregam valor e podem ser reduzidas, e existem outras que não, e existe a chance de
as etapas de fluxo descontinuo e tempo de reação se enquadrarem nas que não
podem ser reduzidas, ou que sua otimização exija um investimento muito alto”
5.4 Processos complexos, múltiplos produtos
Foi constatado no caso da empresa F (processamento de cacau), que uma mesma planta
produz três tipos de produto final, e que é necessário um VSM para cada um deles. Nesta
empresa, os múltiplos fluxos do processo são ditados pela demanda de mercado, e não pelo
seu próprio processo. Nesse caso, segundo o entrevistado, os múltiplos fluxos do processo da
empresa não são inerentes do processo produtivo especifico de cada produto, mas sim do
processo produtivo como um todo em função da demanda do mercado. Tendo isso em vista, o
processo olhado como um todo aparenta ser mais complexo do que realmente é quando se é
estudado mais de perto. Isso é especifico para a empresa F, porém pode ser válido para outros
processos e em outras empresas. Essa constatação sugere que talvez o VSM aparente, as
vezes, ser mais complexo do que de fato é, devido a uma escolha errada de fluxo a ser
seguido. A entrevistada da empresa E se manifestou da seguinte maneira:
“O processo produtivo é em batelada, possui mais de 150 produtos e 3 tipos de
embalagem cada, é um processo quebrado e bastante variado e o Lean ajuda muito a
empresa nesse aspecto. O processo também não é linear e isso não inviabilizou a
utilização do SM”
Num mesmo processo pode existir mais de uma forma de elaborar um VSM de um
determinado produto final, sendo mais ou menos complexo de acordo com os fluxos
escolhidos para se incluir em seu mapa. A entrevistada da empresa D explicou que os
processos na sua empresa permitem a aplicação do VSM, mesmo sendo usado por setores,
sem olhar para o processo como um todo. Tal fato revela que na análise de processos
complexos, o VSM pode ser feito para partes do processo separadamente, provavelmente as
de maior impacto econômico ou ambiental. Portanto, ao lidar com processos muito longos e
complexos, pode ser que seja mais viável dividir um grande VSM que seria confuso
visualmente em mapas menores, onde existem múltiplos produtos. Sendo assim, cada um
deles, teria seu próprio mapa, e poderia ser mais fácil visualizar cada processo separadamente.
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5.5 Generalizando
Em suma, o VSM já vem sendo usado em processos químicos industriais. E suas supostas
dificuldades vêm sendo vencidas, conforme foi apurado em alguns dos casos estudados.
Portanto, alguns fatores podem ser destacados em relação ao uso do VSM em processos
químicos industriais. São que:
a) VSM é viável para a indústria química;
b) O mapeamento pode trazer ganhos significativos;
c) Não são necessárias alterações no método para se enquadrar a processos químicos.
7. Conclusões
O objetivo deste trabalho foi atingido de maneira positiva, pois se concluiu que o VSM é sim
uma ferramenta viável e benéfica para processos químicos industriais. Por outro lado, pode
ser que existam processos que sejam tão complexos que talvez o VSM não seja a melhor
escolha, mas ele não é impossível de ser construído.
Constatou-se também que o Lean Manufacturing já vem sendo utilizado na indústria química,
e para o futuro a tendência é que a utilização de suas ferramentas seja cada vez mais
relevante.
Uma das limitações do trabalho é que os resultados obtidos são válidos para a amostra
pesquisada, que contém o viés pessoal de cada entrevistado em função de suas diferentes
experiências profissionais. Mas, os resultados obtidos apontam caminhos para estudos futuros
sobre a aplicação de VSM em processos químicos industriais.
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Anexo - Questionário usado
Parte 1 – Perguntas abertas:
É utilizada alguma ferramenta ou metodologia de melhoria no processo?
Dentre as ferramentas Lean utilizadas, qual trouxe maiores ganhos?
A descontinuidade do processo dificulta a utilização dessas ferramentas?
É utilizado o mapeamento de fluxo de valor?
A descontinuidade inviabiliza o mapeamento de fluxo de valor?
Foi feita alguma adequação da ferramenta para a realidade da empresa?
As adequações foram suficientemente satisfatórias?
A mudança feita tem embasamento teórico? Pode ser expandida ou generalizada?
O mapeamento de fluxo de valor trouxe ganhos significativos ao processo?
Parte 2: Perguntas fechadas. Como você classifica os seguintes quesitos da empresa?
5 – Muito Bom 4 – Bom 3 – Regular 2 – Ruim 1 – Muito Ruim
1) Padronização dos processos:______
2) Estabilidade do processo. Quanto a repetibilidade do mesmo processo sem grande alteração na
qualidade do produto final:______
3) Melhorias no processo. Leve em conta a frequência com que são realizadas:______
4) Fluxo do processo. Quanto ao tempo de duração e quantidade de estoques:______
5) Qualidade do produto final. Grandes perdas. Retrabalhos:______
6) Capacitação dos colaboradores:______