Método para criação e implementação de layout: uma ... · Método para criação e implementação de layout: uma abordagem a partir do Sistema Toyota de Produção e da Teoria

X Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-graduação - SEPesq

Centro Universitário Ritter dos Reis

X Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-graduação SEPesq – 20 a 24 de outubro de 2014

Método para criação e implementação de layout: uma abordagem a partir

do Sistema Toyota de Produção e da Teoria das Restrições

Rafael Pieretti de Oliveira Mestre em Engenharia de Produção e Sistemas UniRitter [email protected] Otaviano Luis Talgatti Mestre em Engenharia UniRitter [email protected] Eduardo Raubustt Pastro Graduando em Engenharia de Produção UniRitter [email protected] Elisson Cozimo Inacio Canabarro Graduando em Engenharia de Produção UniRitter [email protected]

Resumo: A constante evolução da humanidade impacta em diversas mudanças sociais, econômicas e tecnológicas, contudo, a transformação dos processos produtivos de forma a aperfeiçoar o contexto da engenharia de produção, no que se refere basicamente na otimização de processos com finalidade de aumentar a produtividade, diminuir os custos de produção aumentando sua eficiência juntamente com a utilização racional de bens naturais e renováveis, enquadrando o objetivo da lucratividade e desempenho de forma igualitária dos trabalhadores. Este artigo aborda os principais conceitos das sete perdas advindas do sistema Toyota de produção, as definições principais da Teoria das Restrições onde descreve que todo processo de produção que tem definida sua meta existe um fator limitante de seu desempenho em relação a esta meta, caso contrário a empresa teria lucratividade infinita, contudo na definição de célula de manufatura que consiste na diversificação de produtos, na redução de tamanho de lote, melhoria da qualidade entre outros fatores, que fazem as empresas buscarem respostas cada vez mais rápidas para um melhor atendimento ao cliente e ao mercado atual. Em razão destas, referenciou-se estudos que serão apresentados para o desenvolvimento de um novo método para implementação de layout celular no que tange a área de inovação e empreendedorismo.



1 Introdução

No ambiente empresarial globalizado onde as diferenciações de produtos são pequenas, os preços de venda são determinados pelo mercado (Antunes et al, 2008). Ainda segundo Antunes et al (2008), a competitividade que está presente no mercado mundial faz com que as empresas estejam sempre em busca de melhorias que visem à redução de custos e o aumento dos lucros. Neste sentido, muitas empresas têm avaliado o layout aplicado em seu parque fabril, visto que muitas empresas têm se estabelecido de maneira rápida e sem muita organização, levando em consideração apenas qualidade e custo do produto. Dessa maneira, muitas organizações “ignoram” certos aspectos da produção, muitas vezes simples e fáceis de resolver. O layout de uma organização, se estudado antes da fixação da empresa no mercado, pode auxiliar na redução de custos e na eficácia da produção.

Considerando, a necessidade de pesquisa e implementação de layout celular é importante analisar as possibilidades de desenvolvimento de layout a partir da eficiência dos processos de produção identificando suas perdas e restrições. Conforme Antunes et al (2008) a identificação das restrições internas é quando a demanda total de um dado mix de produtos é maior que a capacidade da fábrica, diz-se que há um gargalo de produção, embora quando a capacidade de produção é superior a demanda de produção, a restrição é externa ao sistema produtivo, ou seja, a restrição é relacionada ao mercado.

2 Referencial 2 .1 Sistema Toyota de Produção (STP)

Ohno (1997) coloca que a base do Sistema Toyota de Produção é a absoluta eliminação dos desperdícios e tem como seus pilares de sustentação a Autonomação e o Just-In-Time. Conforme Pantaleão (2003) a Autonomação consiste em dotar máquinas, equipamentos e pessoas dando autonomia necessária para parar a linha de produção sempre que uma condição pré-estabelecida for atingida (por exemplo, quantidade produzida) ou sempre que os padrões de qualidade definidos não forem atendidos (por exemplo, produto com defeito). Ou ainda a Autonomação (“Jidoka” em japonês) pode ser livremente interpretada como controle autônomo de defeitos (Monden, 1984). Este conceito implica a possibilidade da separação do trabalhador da máquina. Com uma nova visão no que tange as possibilidades de relação homem/máquinas possibilitou o desenvolvimento de várias ferramentas do STP.

Ohno (1997) define Just-In-Time (JIT), em um processo de fluxo, as partes corretas necessárias as montagens chegam a linha de montagem no momento certo, na quantidade correta e na qualidade necessária para a execução do trabalho. Segundo Shingo (1996), a principal transformação do entendimento dos sistemas de produção introduzida pelo STP, é o Mecanismo da Função Produção (MFP). A lógica da Função Produção deve ser entendida através da diferenciação conceitual entre as Funções Processo e Operações (ANTUNES, 2008).



2.1.1 Conceitos das sete perdas

A eliminação de desperdícios pode ser definida como qualquer atividade que não agrega valor. A escolha indiscriminada pelo layout departamental levou ao desperdício que durante muitos anos ajudaram a deteriorar o desempenho dos sistemas produtivos com fabricação em lotes, fazendo com que os lead times e os custos dos produtos se ampliassem. A Toyota identificou sete grandes tipos de perdas sem agregação de valor em processos administrativos ou de produção, que podem ser aplicados no desenvolvimento de produtos, recebimento de pedidos e no escritório, não só a linha de produção (ANTUNES, 2008; TUBINO, 1999; SLACK, 1999).

2.1.2 Perdas por superprodução

Shingo, 2006, aborda os aspectos de produção, além da demanda. Estas, no entanto dividem-se em: i) quantitativas, quando é produzido mais que o necessário; e ii) as por antecipação, quando é produzido antes da real demanda.

2.1.3 Perdas por transporte

Esta perda está relacionada àquelas atividades de movimentação de materiais que geram custos e não agrega valor, o movimento desnecessário de materiais dentro do processo (LIKER, 2005; SLACK, 1999).

2.1.4 Perdas no processamento em si

As perdas no processamento em si consistem naquelas atividades de processamento/fabricação que são desnecessárias para que o produto, serviço ou sistema adquira suas características básicas de qualidade, tendo em vista a geração de valor para o cliente/usuário. (ANTUNES, 2008; TUBINO, 1999).

2.1.5 Perdas por fabricar produtos defeituosos

As perdas por produtos defeituosos consistem na fabricação de peças, subcomponentes e produtos acabados que não atendem as especificações de qualidade requeridas pelo projeto. (ANTUNES, 2008; TUBINO, 1999).

2.1.6 Perdas por estoque

Esta perda, segundo Antunes (2008), refere-se ao estoque elevado de matéria prima, material em processo e/ou produtos acabados, que acabam gerando custos à produção. Dessa forma, a solução é eliminar ou reduzir por “zero” os estoques - conceito adotado pela STP - através do arranjo de layout, nivelamento da capacidade x demanda e a sincronização da produção, através de kanban.(LIKER, 2005; SCHONBERGER, 1993).

2.1.7 Perdas por movimento

Liker (2005) refere-se a essa perda como sendo qualquer deslocamento inútil que os funcionários têm que fazer durante o trabalho, tais como procurar, pegar ou empilhar peças, ferramentas, etc. Caminhar também é perda. Antunes (2008) define ações que eliminem essa perda, tais como melhorias no fluxo produtivo, também associada aos macro layouts e nos micro layouts.

2.1.8 Perdas por espera

Está associada aos períodos em que os trabalhadores ou a máquina ficam ociosos, sem nenhuma atividade que complemente o processamento de um produto, até a chegada



do novo lote devido a uma falta de estoque, atrasos no processamento, interrupção do funcionamento de equipamentos e gargalos de capacidade. (ANTUNES, 2008; LIKER, 2005)

2.2 Teoria das Restrições (Theory of Constraints) TOC

Mabin e Balderstone (2003) descrevem a TOC como uma metodologia de aplicações multifuncionais, que vem se desenvolvendo no decorrer dos anos para ajudar as pessoas e organizações a pensarem sobre os problemas e suas origens, criando soluções inovadores e as implementando com eficácia.

A TOC foi inicialmente desenvolvida pelo Dr. Eliyahu M. Goldratt, onde obteve sua disseminação através das obras: “A Meta” (Goldratt and Cox, 1992/2002) que aborda a manufatura e o TPC; “A Síndrome do Palheiro” (Goldratt, 1992) que aborda a contabilidade de custos, contabilidade de ganhos e programação; “Não é Sorte” (Goldratt, 1994/2004) que aborda a negociação e o processo de raciocínio; “Corrente Critica” (Goldratt, 1998) que aborda o gerenciamento de projetos; “Necessária sim, mas não suficiente” (Goldratt, Schragenheim, Ptak, 2000) que aborda a SCM e ERPs; etc.

De acordo com Goldratt & Cox, (1986) o pensamento fundamental da TOC é de que todo sistema que possui uma meta definida possui no mínimo um componente que limita seu desempenho em relação a esta meta, caso não fosse desta maneira a empresa teria lucratividade infinita. Este componente é descrito pela TOC com “restrição” do sistema, e estes sistemas deverão ser limitados por um número pequeno de restrições. Com este intuito, a TOC sugere que toda companhia deve seguir os cinco passos com parte de um processo de melhoria contínua (GOLDRAT & FOX, 1989; GOLDRATT, 1990).

De acordo com Rahman (2002), o método de focalização em cinco etapas Figura 1 é uma técnica que permite compreender o ambiente e delinear o processo de implantação e retroalimentação da TOC.

1. Identificar a restrição do sistema – esta primeira etapa consiste em identificar a restrição no sistema que limita o ganho;

2. Explorar a restrição do sistema – esta segunda etapa consiste em decidir como explorar a restrição do sistema;

3. Subordinar todo o resto à política de exploração da restrição – a terceira etapa consiste em subordinar todas as outras atividades à restrição;

4. Elevar a restrição do sistema – a quarta etapa consiste em elevar a restrição, aumentando a capacidade para um nível mais alto.

5. Volte ao primeiro passo, evitando que a inércia das políticas atuais se torne uma restrição – a quinta e última etapa do processo de focalização consiste em evitar que a inércia interrompa o processo de aprimoramento contínuo.



Figura 1 - O método de focalização em 5 etapas

Fonte: Adaptado de Rahman, 2002.

Segundo Antunes Jr. (1993) coloca que ainda que estes passos tenham em um primeiro momento utilizado como base para o processo de sequenciamento da produção por parte da TOC, ele pode ser extrapolado para toda a empresa, servindo com um priorizador de ações a serem tomadas.

2.3 Layout celular

O layout celular ou tecnologia de grupo caracteriza-se pela formação de células de manufatura no fluxo produtivo com características similares de produção (TOMPKINS; WHITE; BOZER, 2010). Existem diferentes métodos para se estabelecerem as células de manufatura de uma organização, dentre os quais a classificação e codificação, análise de fluxo de produção, técnicas de cluster, procedimentos heurísticos e modelos matemáticos (TOMPKINS; WHITE; BOZER, 2010).

Uma das principais etapas no desenho e implementação de um sistema de manufatura celular é a formação das células. O problema de formação de células consiste no agrupamento das peças em famílias de peças e o agrupamento de máquinas, de maneira que as peças que possuam processamentos semelhantes possam ser manufaturadas nas células (BURBIDGE 1963, 1992). Conforme Burbidge (1989) e Grznar (1997) a manufatura celular pode ser caracterizada pelo agrupamento de uma ou mais máquinas interligadas pela movimentação de materiais. O agrupamento das peças em famílias de peças se dá de acordo com as características, como similaridade da geometria ou dos processos de fabricação (WEMMERLOV e JOHNSON, 1997; OLORUNNIWO & UDO, 2002).

Dalmas (2004) falando sobre as condições de trabalho de uma célula de manufatura, mais exclusivamente na indústria brasileira, aponta que as condições de trabalho no ramo de autopeças, está associado a um mercado instável e flutuante, à diversificação de produtos e montadoras, e a diferentes exigências de desempenho por parte dos clientes. Ainda Dalmas et al (2004) aponta em seus estudos a transformação do espaço do chão de



fábrica, em um layout celular com formato de “U”, utilizando o uso do balanceamento dos tempos de cada máquina.

Ainda há outros estudos apontando células ou mini-fábricas de produção, para Silva et al (2005) é o rearranjo de layout de qualquer setor para o formato de ilhas de manufatura de produção, através destes é realizada a reorganização, de maneira a se basear no conjunto de produtos que sofrem alterações específicas, para tanto as células de produção tem como seu princípio a utilização de um ou dois operários.

Luzzi et al (2004) afirma que a estrutura de produção é o agrupamento de operações produtivas, ou seja, realizado pelo layout fabril, que tem seu maior impacto na performance dos sistemas de manufatura, cujo, afeta diretamente os resultados da empresa, sendo assim artigo decisivo para a empresa se manter no mercado atual do mundo competitivo.

Ideia de desenvolver, basicamente, conjuntos de processos pequenos e contínuos ao invés de processos intermitentes que são comuns aos sistemas produtivos, para Barroso (2003), a produção focalizada, ou manufatura celular, tem como objetivo a reorganização da fábrica em pequenos lotes de unidades produtivas para tornar mais ágeis e simples.

As células de manufatura vêm se tornando uma das principais soluções encontradas para diversos problemas causados pelas mudanças no contexto mundial em sistemas de manufatura (BOE e CHENG, 1991; HARVEY, 1994). Entre estas mudanças estão: o aumento da variedade de produtos, a redução do tamanho do lote, melhoria da qualidade, redução de custos, concorrência no mercado, flexibilidade, sistemas de fabricação, etc. Estas mudanças de mercado necessitam de uma resposta rápida para um melhor atendimento ao cliente.

Alguns pesquisadores como (Currie & Creese, 1990; Burbidge, 1992; BURGESS et al, 1993; HARVEY, 1994) indicam a utilização de células de manufatura para fabricação de peças em pequenos ou médios lotes de fabricação.

Conforme Burbidge (1989) e Grznar (1997) a manufatura celular (MC) pode ser caracterizada pelo agrupamento de uma ou mais máquinas interligadas pela movimentação de materiais. O agrupamento das peças, em famílias de peças, se dá de acordo com as características, como similaridade da geometria ou dos processos de fabricação (WEMMERLOV e JOHNSON, 1997; OLORUNNIWO & GODWIN, 2002).

Para Hyer e Brown (1999) células de manufatura envolve a conexão entre tempo, espaço e informação. Estes autores definem células de manufatura como um problema de agrupar peças de uma mesma família de produtos e com processos similares e máquinas através da criação de um fluxo de trabalho onde os operários estejam conectados através do tempo, espaço e informação.

A partir da definição proposta por Hyer e Brown et al (1999) o processo de transformação de um sistema de produção qualquer para um sistema de manufatura celular seja dividido nas seguintes etapas (YAUCH & STEUDEL, 2002):

1. Formação: Refere-se à criação conceitual das células;

2. Desenho da célula: Refere-se à determinação dos parâmetros operacionais da célula;



3. Implementação: Refere-se ao processo de executar as sugestões recebidas durante o processo de formação de células;

4. Operação: Refere-se ao funcionamento diário das células.

Para Rother (2002) uma célula é um arranjo onde há integração entre pessoas, máquinas, materiais e métodos em que as etapas do processo estão em uma sequência lógica e próximas umas das outras. Além disso, o autor ressalta que esse arranjo pode ser considerado uma célula quando as peças são processadas em um fluxo contínuo. Um dos arranjos mais conhecidos de uma célula é o formato em “U”, mas outras formas são aplicáveis, de acordo com a necessidade de cada empresa.

Já Drolet (1996) coloca que uma célula é constituída por diferentes equipamentos e máquinas arranjadas de forma a permitir a produção de produtos similares em pequenos ou médios lotes de produção. Este arranjo deve conter todos os recursos necessários para produção da família de produtos a serem produzidos na célula (BURBIDGE, 1996). O conceito de Tecnologia de Grupo (TG) está presente no agrupamento dos produtos para formação do arranjo físico celular.

Tem-se também o arranjo físico por processo, que está preparado para produzir em volumes baixos e com grande variedade de produtos. Já o arranjo por produto é totalmente oposto a este princípio e está preparado para produzir grandes volumes e pequenas variedades. Nesse sentido, pode-se dizer que o arranjo por células está entre estes dois arranjos, proporcionando a integração de volumes e variações (HAYES; WHEELWRIGHT, 1979; SLACK et al., 2002).

Segundo Slack (2002), as células podem ser identificadas examinando a quantidade de recursos indiretos e diretos alocados internamente na célula, sendo que os recursos indiretos são aqueles que apoiam os recursos diretos em suas atividades de transformação. De acordo com a Figura 2 pode-se visualizar a classificação de células baseada na quantidade de recursos diretos e indiretos incluídos nas células.



Figura 2 - Classificação de células

Fonte: Elaborado pelos autores, com base na pesquisa realizada.

Para que a configuração de uma célula seja possível, é importante descrever três conceitos: demanda, tempo de ciclo e takt time. Nos itens que seguem será possível compreender o funcionamento de uma célula baseado nestes conceitos.

De acordo com Hassan (1995) e Ching et al. (1999) os dois principais indicadores utilizados para avaliar a performance de uma célula de manufatura são baseados em indicadores físicos e sociais. Os físicos medem a performance do sistema de manufatura celular através da eficiência do layout, da redução do estoque em processo, da redução do lead time, etc (SELIM et al., 1998; KANNAN & PALOCSAY, 1999). Por outro lado no contexto social a performance é obtida através da análise do processo de aprendizagem, fatores culturais e das mudanças sociais que acontecem na empresa.

3 Proposta de método para implantação de células Para que se torne possível a implantação de um método é necessário que se tenha

uma sequência de passos lógicos a serem executados para que se tenha melhor controle das etapas que envolvam esta implantação. Para tanto é apresentado esquematicamente



nas Figuras 3, 4, 5 e 6, os passos que correspondem às etapas do Ciclo PDCA para a implantação.

Figura 3 - Passos da etapa de Planejamento (P)


Figura 4 - Passos da etapa de Execução. (D)


Figura 5 - Passo da etapa de Verificação. (C)


Figura 6 - Passo da etapa de Melhoria. (A)




A lógica empregada nos passos permite que esse método possa ser empregado em

células de manufatura ou, ainda, em linhas de montagem.

4 Conclusões

Este artigo apontou os principais conceitos, técnicas e ferramentas da engenharia de produção, que compõem os estudos de desenvolvimento do método apresentado para estruturar e transformar o layout celular das empresas, o mesmo foi substanciado através da descrição de passos e operações lógicas para ser aplicado em diferentes casos.

Os conceitos fundamentais da engenharia de produção, que vem encontrando crescente aplicação prática nos setores da produção industrial e dos processos e serviços, contudo, a análise da literatura especializada sobre o tema, se revela de extrema relevância para o mundo globalizado, onde o que buscamos cada dia mais além da lucratividade das empresas e otimização dos processos industriais, é a maneira de conduzir os negócios quanto ao contexto histórico e social revelado durante os séculos. Este artigo apresentou diversas aplicações e discussões relevantes sobre a teoria das restrições, no que tange a principal característica de identificação das restrições dentro do sistema produtivo, de forma a utilizar a melhor maneira de elevar a capacidade de produção dos gargalos ou ainda reduzir a demanda de tempo dos produtos, aliado aos conceitos do Sistema Toyota de Produção, caracterizando as perdas recorrentes dos processos para tornar cada vez mais enxuta a produção, onde implica na constante capacitação das organizações a ponto de conseguirem colocar em prática estes conceitos dentro de seus parques fabris, e aliando aos seus fornecedores os mesmos métodos para criação de redes de produção enxuta, estes fundamentos são eficazes para responder com rapidez às flutuações de demanda do mercado através do alcance efetivo das principais características da competitividade do mercado atual: flexibilidade, custo, qualidade, atendimento e inovação. O método elaborado neste estudo, para criação de célula de manufatura, vem de forma a gerir estes conceitos básicos de maneira prática e evolutiva para efetivar o ciclo de melhoria continua do fluxo dos processos. Tais características estão intrinsicamente ligado ao espirito inovador da constante evolução social em busca de um futuro com base no passado para efetivar a melhora, neste contexto se encaixa o principal motivo de estudo de elaboração e ou restruturação de layout celular.

Desta forma entendemos que, o desafio do mundo globalizado está na transformação da sociedade através da educação, e na transformação em espirito inovador para o desenvolvimento de produtos, processos, métodos e serviços, para uma sociedade que está em constante evolução.

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