MIEEC/LEEC - Logística Layouts Daniel Luguesi Diogo Oliveira Ines Sá Mark Macedo Rui Cachorreiro

MIEEC/LEEC - Logística

Layouts

Daniel LuguesiDiogo OliveiraInes SáMark MacedoRui Cachorreiro

Layout…

“Layout é o posicionamento no espaçode departamentos ou postos de trabalho,

de modo a minimizar um custo,satisfazendo um conjunto de restrições”

Maria Antónia Carravilla

Objectivos de um layout

Minimizar custos de manuseamento dos materiais.

Utilização eficiente do espaço

Utilização eficiente da mão-de-obra

Eliminar o congestionamento

Facilitar/aumentar a entrada, saída e colocação dos materiais, produtos ou pessoas

Promover a qualidade de serviço e produto

Providenciar um controlo visual das operações ou actividades

Providenciar flexibilidade para a adaptação a mudanças


Bom layout requer…


Restrições na criação de um novo layout

Especificação dos objectivos do sistema em termos de output e flexibilidade

Obter estimativas das quantidades de produto e de procura que o sistema deverá fornecer

Requisitos de processamento nas células de trabalho, fluxo de quantidade de produtos entre os departamentos/postos de trabalhos

Espaço ocupado e necessário para os elementos, e disponível no local

Layouts Clássicos

Product layout

a planta é desenhada em torno do produto, todas as

actividades são implementadas para facilitar a produção

Sequência de produção (pastelaria)

Layouts Clássicos

Process layout

configurações onde operações de natureza ou funções

semelhantes são agrupadas em conjunto

a planta é dividida por departamentos, de acordo com as

várias tarefas de manufactura/produção que necessitam de

ser realizadas

Agrupamento de operações semelhantes

Layouts Clássicos

Cellular layout

no layout celular as máquinas são agrupadas por produto

a produção concentra-se num produto ou família de produtos

Linha de montagem em U (fábrica da Grohe)

Layouts Clássicos

Fixed-position layout

produto ou projecto mantém-se estacionário

apropriado para produtos maciços, grandes, pesados ou frágeis

ex: aviões, barcos, casas

exige mão-de-obra altamente especializada

Layouts Clássicos

Hybrid layout

utiliza princípios quer do Process layout quer do Product layout

o layout celular pode ser considerado como um layout híbrido

- permite grande variedade de produtos

- permite processos de produção mistos

Dimension Functional Cellular

Number of moves between departments many few

Travel distances longer shorter

Travel paths variable fixed

Job waiting times greater shorter

Throughput time higher lower

Amount of work in process higher lower

Supervision difficulty higher lower

Scheduling complexity higher lower

Equipment utilization lower higher

Principais características

Características

Layout Clássico

Custo Flexibilidade MotivaçãoFiabilidad

eProdução Utilização

Produto Baixo Baixa Baixa Elevada Elevada Elevada

Processos Alto Alta Alta Alta - Baixo

Celular Baixo Alta Alta Alta - Baixo

Híbrido - - - - - -

Posição Fixa - Baixa - - Baixa -

Inovação de layouts

Tornou-se necessário a introdução de um novo tipo de layout que ultrapassasse as dificuldades impostas pelos layouts anteriores

Um layout capaz de se adaptar à mudança de :• procura• tipo de produto• quantidade


Novos layouts propostos

Resultaram da pesquisa efectuada pelo “Research Consortium on Next Generation Factory Layouts”

Este consórcio conta com a colaboração de três universidades:University of MinnesotaOhio State University Rensselaer Polytechnic Institute

O objectivo deste consórcio é:


exploração de alternativas e de novas configurações de layout para as fábricas que possuem uma elevada variedade de produtos ou

uma grande volatilidade nos requesitos da sua produção

exploração de alternativas e de novas configurações de layout para as fábricas que possuem uma elevada variedade de produtos ou

uma grande volatilidade nos requesitos da sua produção

Importância de um novo layout

Questões a serem consideradas pela indústria:

Visão em vez de escala de produção (quantidade)

Capacidade de resposta em vez de custo

Capacidade de reconfiguração em vez de eficiência

Flexibilidade (rápida capacidade de readaptação)


Next Generation Factory Layouts - NGFL

Novos layout propostos:

Distributed layoutModular layoutReconfigurable layout

“Operational performance” como objectivo central:Agile layout


NGFL - Distributed layout



Layout totalmente distribuído

Process Layout Layout parcialmente distribuído


Vantagens:


NGFL - Distributed layout Design Procedure for Distributed Layouts


Procedimento de desagregação

do Departamento

Distribuição de cenários de procuraEncaminhamento de processos de produtoCarga de transferência de unidades de produtoDistâncias de viagem

Procedimento de alocação de fluxo

Procedimento dodesenho do Layout

NGFL – Modular LayoutIdeal para produtos diversificados

Variedade de produto e procura conhecido a priori, considerando uma procura estável.

Possui a capacidade de integrar redes de fluxo de materiais complexas (multi-produtos).

Arranjo e agrupamento de máquinas e recursos necessários para a criação do produto em sub-conjuntos de operações de diferentes encaminhamentos para uma configuração tradicional específica que minimiza distâncias de fluxos e ou custos.

Possível duplicação de máquinas.

O rendimento de algumas máquinas pode ser muito baixo ou nulo.


NGFL – Modular Layout

Construído como uma rede de módulos básicos

Cada módulo representa um grupo de máquinas que tem um certo padrão de fluxo característico do layout tradicional.

Não existe nenhuma configuração definida que por si só seja capaz de descrever inteiramente o fluxo complexo de materiais num ambiente de manufactura de multi-produtos.

Os módulos podem ser adicionados e removidos conforme necessário.

É possível determinar a eficiência de cada configuração de layout sem as limitações associadas.




Layout modular da Motorola Inc. (fábrica de semicondutores)

5.01 5.02 5.03 5.04 5.05 5.06 5.07

2.01

2.07

2.06

3.07

3.087.03 7.02 7.01

7.04 7.05 3.04

6.01

1.03 1.04 1.05

1.02 1.01

Flowline for PHOTO

Functional Layout for ETCH

Functional Layout for

FILM Department

Flowline for BACKEND

Cell for ETCH, IMPLANT and PHOTO

Flowlines for DIFF

Functional Layout for

ETCH, FILM and PHOTO

2.08 2.09 2.10

Flowline for ETCH

5.05

4.01

2.02

2.05

3.01

3.04

3.06

5.02

5.03

5.04

3.02

3.05



Layouts modulares

A B C D E

(a) Flowline Module

A B

C

G H

D

E F

(b) Branched Flowline Module A+B+C

(d) Machining Center Module

A

B

C

D

E

(f) Patterned Flow ModuleA

B C D

E

(e) Functional Layout Module

C

D

E

B

A

(c) Cell Module

NGFL – Modular LayoutString Matching-Based Design Procedure


Identificar os encaminhamentospredominantes do

produto

Extração das“sub-strings”

comuns

Agregação das “sub-strings” comuns

e formulação de Módulos preliminares

Selecção do móduloe desenho de layout

NGFL - Reconfigurable layout

Recursos podem ser facilmente deslocados e com alguma frequência.

Estações de trabalho flexíveis.

Utilização de materiais leves para construção de máquinas que vão operar por forma a garantir que seja possível deslocar as mesmas de forma facilitada no espaço de trabalho

Layout da fábrica é variável, sendo possível fazer uma reconfiguração do layout de forma rápida e eficaz no mínimo de tempo necessário.


NGFL - Reconfigurable layoutAdaptação rápida e eficaz as exigências do mercado

Possibilidade de produção em tempo real, sem necessidade de um planeamento demasiado elaborado que implique uma implementação mais rígida do layout.

O objectivo deste layout centra-se em reduzir os custos envolvidos no tratamento de material assim como custos relacionados com reconfiguração.

Conceito de plug-and-play ao nível das estações de trabalho

Optimização de medidas de performance através de minimização de tempos de ciclo e inventário de trabalho em curso.


NGFL - Reconfigurable layoutMetodologia


Design Data + New Product Design + New Processes Selected

Production Data

+ Expected Volume + Changed Product Mix

Revised Material Flow Matrices / Adjacency Matrices

Current Facility Layout Relocation Costs

Mat

eria

l Han

dlin

g C

osts

Facility Layout Design

Output + Machine Locations + Material Flow Plan

NGFL - Agile layout

Muitos dos modelos de layout baseiam-se em medidas estáticas de manuseamento de material.

Na prática estas soluções mostraram-se ineficientes - os layouts agéis visam ultrapassar estas limitações

O critério central para o seu desenho é a agilidade, tendo ainda em conta o tempo de ciclo, trabalho em curso e quantidade de produção.


NGFL - Agile layout Desenho de layout baseado em Filas


Sistema de manuseamento de material

Departamentos de processamento

NGFL - Agile layout Desenho de layout baseado em Filas


Buffer de entrada Buffer de saída

Empty trip from destination of previous delivery to origin of current request

Full trip from the origin of current request to its destination department

4

3

2

1

NGFL - Agile layoutEfeito das filas

Congestionamento é afectado por:

distância das viagens

meios de transporte

variabilidade na distância das viagens

número e capacidade de dispositivos de manuseamento de material

dispatching policies

processamento dos tempos de distribuição

existência de departamentos de processamento


Resumo das características NGFL


NGFL Definição Vantagens Desvantagens

Distibuted

• Divisão da empresa em departamentos mais pequenos• Distribuição das encomendas pelas diferentes células de produção

• Menores custos associados ao custo de material• Possibilidade de reconfiguração (flexibilidade dos postos de trabalho) rápida como resposta a alterações temporárias na produção • Possibilidade de produzir varias sequências de produtos, e grande variedade dos mesmos simultaneamente

• Insensível a variações da procura• Sem coordenação probabilidade de atrasos significativos na produção• Divisão das encomendas por várias células pode causar um maior número de set up -> aumento do tempo de produção

Modular

• Constituído por uma rede de blocos associados por desempenharem funções semelhantes• Podem ser introduzidos ou removidos módulos, orientados para produção diversificada • A construção do produto final é feita por etapas, chegando a resultados intermédios, após cada módulo, até se constituir o produto final

• Cálculo simplificado da eficiência de cada módulo• Configurações que minimizam custos e distâncias de fluxos

• Alguns postos de trabalho podem apresentar rendimentos baixos ou nulos

Resumo das características NGFL


NGFL Definição Vantagens Desvantagens

Reconfigurable

• Layout da fábrica está apto para reconfigurações de forma rápida e eficaz no mínimo de tempo necessário.

• Muita flexibilidade e fácil reconfiguração• Não há necessidade de planos de produção muito elaborados• Fácil adaptação às tendências do mercado

• Alterações da fábrica de forma a poder implementar este layout implicam a criação de pistas para a movimentação das máquinas

Agile• O critério base para o seu desenho é a agilidade

• Baseado em medidas dinâmicas de manuseamento de material.

• Necessidade de pesquisa futura dos modelos analíticos que tenham em conta as diferentes rotas e politicas de despacho na utilização de material.

Algoritmos de construção


Algoritmo de construção - CORELAP


Define-se a tabela REL, o número de secções e suas respectivas áreas

Calcula-se o TCR (“Total Closeness Rating”) :

Escolhe-se a secção com o TCR mais elevado e esta será a primeira a ser colocada no centro, na implementação

Nas iterações seguintes:

Verifica-se a(s) secção(ões) com desejabilidade de adjacência mais elevada em relação às secções colocadas nas iterações anteriores

Soma dos valores numéricos associados às medidas de desejabilidade de adjacência com todas as outras secções

Soma dos valores numéricos associados às medidas de desejabilidade de adjacência com todas as outras secções

Seleciona-se aquela que possui o TCR mais elevado

Algoritmo de construção - CORELAP


As duas primeiras secções seleccionadas são colocadas adjacentemente no centro da implantação

As secções são posicionadas em função da soma pesada da menor distância rectilinear entre a secção a colocar e cada uma das secções já colocadas

A valorização de uma solução é efectuada com base na soma pesada da menor distância entre cada par de secções

os pesos correspondem aos valores numéricos das suas medidas de desejabilidade de adjacência

Distância: dij = |xi-xj|+|yi-yj|Distância: dij = |xi-xj|+|yi-yj|

Exemplo de Aplicação - CORELAP


Tabela REL (relações entre actividades):



Área de cada célula: 100m2 (10m x 10m)



Ordem de colocação dos departamentos: 9, 3, 7, 8, 6, 5, 4, 2, 1, 10

Valores de relação de proximidade e TCR:



Colocação dos departamentos na implantação

- área da implantação não delimitada



Colocação dos departamentos na implantação :

- comprimento da área fabril =2*largura da área fabril


Layouts

Apesar de no futuro muitas fábricas precisarem de soluções de layout personalizadas, estes

devem ser robustos, flexíveis e ágeis.

Todos os projectos desenvolvidos nessa área devem explorar novas maneiras de atingir este

objectivo

Bibliografia


http://wps.prenhall.com/bp_krajewski_opsmgmt_7/0,9149,1373472-,00.html

www.dei.isep.ipp.pt/~jtavares/PhD_Tese/Resumo_PhD.htm - Capitulo 2

www.snc.edu/socsci/chair/333/bricks/Layout.html

www.siit.tu.ac.th/karndee/course/

Lee J. Krajewski, Larry P. Ritzman - Operations management : strategy and analysis

Hyer, Nancy – Reorganizing the factory, competing through cellular manufacturing

Immer, John R. - Layout Planning Techniques

www.ie.umn.edu/faculty/faculty/pdf/ngfl.pdf

Documents

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