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CENTRO UNIVERSITÁRIO VILA VELHA

SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE ESQUADRIAS DE ALUMÍNIO PARA JANELAS UTILIZANDO O ARENA

VILA VELHANOVEMBRO/2010

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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

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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

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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.

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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.

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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

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.

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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

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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.

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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:

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Processo de Corte (Expressão - 0.18 + LOGN(0.697, 0.442))

Processo de Usinagem (expressão - 1.52 + EXPO(0.486))

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Processo de Montagem (Expressão - 2.85 + 1.42 * BETA(0.734, 1.3))

Processo de Empacotamento (Expressão - 1 + GAMM(0.164, 3.07))

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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.

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Segue fluxograma final:

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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:

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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.

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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.

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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

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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:

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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:

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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.

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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.

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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:

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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.

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7. CONCLUSÃO

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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

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Animação da fábrica de esquadria de alumínio: