CENTRO UNIVERSITÁRIO VILA VELHA
SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE ESQUADRIAS DE ALUMÍNIO PARA JANELAS UTILIZANDO O ARENA
VILA VELHANOVEMBRO/2010
BRUNO PE REIRA LÍRIOMICHAEL RODRIGUES
VICTOR GALO
SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE ESQUADRIAS DE ALUMÍNIO PARA JANELAS UTILIZANDO O ARENA
VILA VELHANOVEMBRO/2010
Trabalho apresentado à disciplina de Pesquisa Operacional II do Centro Universitário de Vila Velha sob a orientação da professora Geisiane Silveira Pereira
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO.....................................................................................................4
2. INFORMAÇÕES SOBRE A EMPRESA.....................................................................5
3. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO..............................................................................6
3.1. CORTE DO PERFIL DE ALUMÍNIO...............................................................................73.2. USINAGEM DOS MARCOS E DAS FOLHAS....................................................................83.3. INSPEÇÃO DE QUALIDADE.......................................................................................83.4. MONTAGEM E EMPACOTAMENTO............................................................................8
4. DADOS................................................................................................................9
4.1. COLETA DOS DADOS..............................................................................................94.2. TRATAMENTO DOS DADOS......................................................................................9
5. LOGICA DA SIMULAÇÃO....................................................................................11
5.1. LÓGICA ORIGINAL................................................................................................115.2. LÓGICA SUGERIDA...............................................................................................12
6. PROGAMAÇÃO.................................................................................................13
7. CONCLUSÃO.....................................................................................................21
8. ANEXO I..................................................................................................................22
1. INTRODUÇÃO
O estudo que segue busca analisar o processo industrial para fabricação de
esquadrias de alumínio para janelas através do mapeamento e simulação das
etapas de produção, a fim de verificar a capacidade produtiva da planta e
desenvolver o relatório técnico que especifique as ações necessárias para
atender uma demanda provisionada de 240 unidades por mês.
Para isso utilizou-se de procedimentos de coleta de dados por meio de
amostras, tomando-se como referência o tempo de chegada das entidades no
sistema e o tempo de processamento nas bases.
A análise das distribuições estatísticas se deu através da ferramenta Input
Analyzer.
2. INFORMAÇÕES SOBRE A EMPRESA
A empresa Exatas Esquadrias de Alumínios, fornecedora de material para
construção civil em média escala, tem sua Fábrica localizada no bairro de
Cobilândia, Vila Velha, Espírito Santo.
Opera com uma escala de trabalho de 8 horas, sendo o expediente das 8
às 17 horas de segunda a sexta.
O pátio de produção é composto de: 01 máquina de corte; 01 máquina de
usinagem; 01 bancada de montagem; 01 bancada de inspeção de qualidade e
01 bancada de empacotamento.
3. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
A etapa de entrada do processo consiste na aquisição do perfil de alumínio
em quantidades e modelos específicos baseando-se no pedido do cliente,
prazo de entrega e capacidade produtiva da empresa.
O processo de transformação resume-se em corte do perfil de alumínio,
usinagem da peça, montagem, verificação da qualidade e empacotamento,
com se observa no fluxograma abaixo:
MODELO ORIGINAL
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ESQUADRIA DE ALUMÍNIO
US
INA
GE
MM
ON
TA
GE
MIN
SP
EÇ
ÃO
Q
UA
LID
AD
EE
MP
AC
OT
AM
EN
TO
CO
RT
E
PROCESSO DE CORTE
PROCESSO DE USINAGEM
PROCESSO DE MONTAGEM
O PRODUTO ESTÁ OK?
PROCESSO DE EMPACOTAMENTO
RECICLAGEM
FALHA NO CORTE
FALHA NA USINAGEM
PRODUTO OK
O resultado dos processos descritos acima é a esquadria de alumínio pronta
para a entrega ao cliente.
3.1. CORTE DO PERFIL DE ALUMÍNIO
Após a entrada dos insumos necessários à produção, inicia-se a etapa de
corte onde se utiliza uma serra circular específica para alumínio. Como a
empresa possui apenas uma máquina para essa atividade, não há a
possibilidade de cortes simultâneos.
Cada esquadria é composta de uma série de peças com modelos,
tamanhos e quantidades específicas, demonstrados na tabela abaixo:
Modelo 1000mmx1000 mm
Modelo PerfilMedida (mm)
Nº de peças por
perfilde 6m
Quantidadede perfis
paraProdução
Peças necessárias
para umaesquadria
Modelos produzidos
por dia
Esquadrias produzidas
Marcoa 1000 4 6 2 24
12
b 1000 4 6 2 24
Folha
c 1000 4 6 2 24d 1000 4 6 4 24e 1000 4 6 1 24f 1000 4 6 1 24
A ordem dos cortes segue uma norma estabelecida pela administração, no
qual primeiramente se inicia com o perfil “a” e subseqüentemente o “b”, “c”, “d”,
“e” e “f” considerando que a troca do perfil acontece apenas quando toda a
quantidade necessária para o anterior estiver finalizada e entregue para a
usinagem.
3.2. USINAGEM DOS MARCOS E DAS FOLHAS
Antes do início da usinagem, as barras de alumínio devem receber
aplicações de vaselina líquida para a proteção do material no manuseio.
O procedimento de usinagem por gastar um tempo superior que o de corte,
conta com 01 estação de trabalho.
A usinagem é realizada por uma máquina que executa todas as etapas
necessárias a atividade (corte, furação, dobradura e abaulamento). Trata-se de
uma operação importantíssima no processo de fabricação, pois, a precisão é
fundamental para conseguir um bom acabamento na montagem dos quadros e
a perfeita estanqueidade à água.
3.3. INSPEÇÃO DE QUALIDADE
A análise da qualidade do produto busca identificar possíveis desvios
antes da entrega, o que possibilita a correção no item e o desenvolvimento de
indicadores estratégicos para gerir as ações de correção dos causadores das
falhas e garantir a melhoria contínua do processo.
Quando há desvio de usinagem o produto retorna para essa etapa, onde é
feita a correção. Quando o problema é no corte, a peça não retorna para o
processo, uma vez que na maioria dos casos não há concerto, pois o corte é
menor que o especificado. O item é encaminhado para reciclagem.
3.4. MONTAGEM E EMPACOTAMENTO
Concluído o corte das peças e a usinagem, a produção segue com a
montagem das esquadrias, onde os perfis são encaixados, parafusados ou
arrebitados, dando-se o formato final de uma janela.
Finalizado todas as etapas descritas, o mesmo pessoal responsável pela
montagem conclui o ciclo efetuando o empacotamento.
4. DADOS
4.1. COLETA DOS DADOS
Os dados de produção foram colhidos de forma amostral apresentam-se na
tabela que segue. Os tempos cronometrados referem-se à produção de 01
unidade em cada processo.
CORTE USINAGEM MONTAGEM EMPACOTAMENTO
0,67 1,76 3,04 1,38
0,58 1,69 3,00 1,08
0,49 1,72 2,97 1,45
0,57 1,68 3,23 1,35
0,71 1,73 3,24 1,18
0,64 1,77 2,97 1,28
0,62 1,63 2,98 1,42
0,78 1,77 3,02 1,39
0,53 1,79 3,20 1,46
0,68 1,72 3,24 1,14
0.64 1,89 3,36 1,48
0,65 1,71 3,50 1,40
0,56 2,30 2,98 1,95
1,45 2,40 3,61 1,70
0,86 2,54 4,15 2,07
1,39 1,94 3,02 1,38
0,86 1,66 3,76 1,55
1,11 2,75 3,16 1,74
1,17 2,14 3,49 1,83
1,17 2,52 4,19 1,41
Os processos de inspeção e encaminhamento para reciclagem são
considerados com tempo constante de 0.5 minutos.
4.2. TRATAMENTO DOS DADOS
Utilizou-se o Input Analyzer para o tratamento dos dados obtendo-se assim
os seguintes resultados:
Processo de Corte (Expressão - 0.18 + LOGN(0.697, 0.442))
Processo de Usinagem (expressão - 1.52 + EXPO(0.486))
Processo de Montagem (Expressão - 2.85 + 1.42 * BETA(0.734, 1.3))
Processo de Empacotamento (Expressão - 1 + GAMM(0.164, 3.07))
5. LOGICA DA SIMULAÇÃO
5.1. LÓGICA ORIGINAL
Na lógica utilizada pela empresa, o processo de usinagem retarda o
processo produtivo, tornando-se então o gargalo do sistema. A produção diária
é de 09 unidades, somando uma capacidade mensal de 180 unidades, o que
atende apenas 75% da demanda.
Segue fluxograma original:
5.2. LÓGICA SUGERIDA
Após analisar o sistema, conclui-se que duplicar a capacidade do gargalo
equivale em um acréscimo de 33,33% na capacidade total da planta, que
passará a produzir 12 unidades por dia. Então, trabalhando com duas unidades
de usinagem, o resultado mensal será de 240 unidades, o que atende 100% da
demanda.
Segue fluxograma final:
6. PROGAMAÇÃO
Para montar os modelos de simulação, o Arena utiliza programação visual,
em que o fluxo do sistema é criado na forma de um fluxograma, que
corresponde à ocorrência de eventos a uma entidade que flui pelo sistema que
está sendo modelado. Assim, cada bloco do fluxograma representa um evento
do sistema.
A entrada das entidades no sistema parte do modulo Create. No caso
estudado tem-se 06 tipos de peças diferentes (a, b, c, d, e e f), todas com
intervalo constante de 1 minuto, uma por vez durante 6 entradas (Quantidade
necessária para produção de 12 unidades). Segue quadro da programação do
modulo Create:
As chegadas nas bases de trabalho são desenvolvidas no módulo
Station, apresentado no quadro abaixo:
Os processos do sistema são programados no modulo Process. A ação
é do tipo Seize Delay Release para todas as etapas. Esta ação simula a
chegada da entidade, a parada para atividade e saída. Para a etapa de corte, o
recurso utilizado é uma cortadeira e o atendimento segue uma distribuição do
tipo logarítmica conforme a expressão que se observa no quadro abaixo:
O modulo Separete, representado abaixo, multiplica as entidades que
chegam em 03 vezes. Isso equivale ao processo de corte do perfil de alumínio,
onde cada peça se transforma em 04 unidades.
Nesse projeto o módulo Assign é utilizado apenas como ferramenta de
animação, fazendo a troca da figura das entidades.
O módulo Leave é utilizado para conexão dos blocos de trabalho
fazendo a ligação com a Stetion. A programação abaixo executa essa ligação
como um Conect direto.
Para a chegadas na estação de usinagem utilizou-se o módulo Enter
que equivale a uma Station:
No segundo modelo de programação (sugestão), a etapa de usinagem
foi duplicada. Com duas bases de usinagem surgiu a necessidade de fazer
uma bifurcação na simulação. Para isso utilizou-se o módulo PickStation que
executa uma programação que direciona a entidade para o processo com
menos fila. Esta programação está disposta abaixo:
O processo de usinagem necessitou de duas Station, Usina.01 e
Usina.02, representada abaixo:
Para a etapa de usinagem, o recurso utilizado é uma Máquina de
Usinagem e o atendimento segue uma distribuição do tipo exponencial
conforme a expressão que se observa no quadro abaixo:
O módulo Assign é utilizado para alterar a figura da entidade para uma
peça usinada:
O módulo que segue é do tipo Leave. Este encaminha a entidade para o
processo de montagem:
A montagem utiliza como recurso uma Bancada de Montagem e o
atendimento segue uma distribuição do tipo Beta conforme a expressão que se
observa no quadro abaixo:
O módulo Batch é utilizado para simular a montagem das peças,
formando então, o produto final, a Esquadria de Alumínio. Cada esquadria é
composta por 12 unidades de peças. Assim o sistema Batch junta 12 entidades
e libera uma única saída.
O módulo Assign é utilizado para alterar a figura das 12 entidades para
uma esquadria montada.
O processo de qualidade utiliza como recurso um Inspetor e o
atendimento segue uma distribuição do tipo constante com valor de 0.5
minutos, o que se observa no quadro abaixo:
Ainda na etapa de análise de qualidade, dois módulos Decide são
utilizados, o primeiro verifica com uma probabilidade de 90% para OK, se a
peça apresenta algum defeito. Ao ser classificada como defeituosa passa pelo
segundo Decide onde ocorre a classificação do desvio com uma probabilidade
de 10% para corte e 90% para usinagem.
Quando o desvio é resultante do processo de corte a entidade segue
para a base de reciclagem. Já quando se identifica que o responsável pelo
defeito foi o sistema de usinagem, a peça retorna para essa etapa e é corrigida,
reiniciando o fluxograma a partir desse ponto.
O módulo Separete apresentado abaixo simula o desmonte da esquadria,
separando-a em 12 partes.
O processo de reciclagem utiliza como recurso uma recicladora e o
atendimento segue uma distribuição do tipo constante com valor de 0.5
minutos, como se observa no quadro que segue:
O empacotamento utiliza como recurso um Empacotador e o
atendimento segue uma distribuição do tipo GAMM conforme a expressão que
se observa abaixo:
O bloco Dispose finaliza o processo, na animação simula a saída da
entidade do sistema.
7. CONCLUSÃO
Finalizada a programação da simulação com a proposta de aquisição e
implementação de mais uma máquina de usinagem, verifica-se que a produção
diária apresenta o acréscimo esperado, variando de 09 para 12 unidades.
Assim a produção mensal será de 240 unidades para 20 dias de 8 horas
trabalhados, suprindo a demanda.
Conclui-se que a simulação, nesse caso com utilização do sistema Arena,
fornecer os dados necessários para o direcionamento de análises e tomadas
de decisão.
Os resultados obtidos evitam investimentos de tempo, capital, recursos,
pessoal e outros, sem uma simulação prévia dos impactos e outputs do
sistema.
A facilidade de modificações e testes das possibilidades faz com que o
método de simulação se torne uma ferramenta precisa e de grande importância
nas programações de produção e serviços em geral.
8. ANEXO I
Animação da fábrica de esquadria de alumínio: