utilizaÇÃo dos princÍpios da manufatura enxuta e … · a necessidade de melhoria nos processos...
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UTILIZAÇÃO DOS PRINCÍPIOS DA
MANUFATURA ENXUTA E A APLICAÇÃO DO
MAPEAMENTO DO FLUXO DE VALOR NA
MELHORIA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE
GERADORES EÓLICOS
Rafael Mourao de Souza (UPE )
Maria de Lara Moutta Calado de Oliveira (UFPE )
Elidiane Suane Dias de Melo (UFRPE )
Daniela Didier Nunes Moser (UFPE )
Devido ao crescimento do mercado eólico mundial, impulsionado pelo grande
potencial e financiamentos encontrados no país, cresce a quantidade de
empresas relacionadas instaladas. A necessidade de melhoria nos processos
de fabricação, redução dos custos, prazos, juntamente com as estratégias
relacionadas à qualidade, viabilizam a utilização do Mapeamento do Fluxo de
Valor, MFV. Tal ferramenta de qualidade consiste em desenhar o estado
atual do processo a ser analisado, identificando os pontos a serem
melhorados com o intuito de desenvolver um mapa do estado futuro
desejado no qual irão se basear as propostas de melhoria do processo em
questão. O objetivo geral deste trabalho consiste em descrever e analisar os
princípios da manufatura enxuta e a aplicação do MFV no processo de
fabricação de bobinas para geradores eletromecânicos. A metodologia de
pesquisa é classificada como um estudo de caso utilizando o método
descritivo, onde as pesquisas foram realizadas em livros, artigos científicos e
a observação direta do processo produtivo. Através da aplicação da
ferramenta MFV foi obtido um estado futuro com potenciais de ganho
relacionados com a redução de 79% nos estoques, 29% no Lead Time do
processo e 79% no Lead Time Total.
XXXIV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO
Engenharia de Produção, Infraestrutura e Desenvolvimento Sustentável: a Agenda Brasil+10
Curitiba, PR, Brasil, 07 a 10 de outubro de 2014.
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Palavras-chaves: Sistema Toyota de Produção (STP), Mapeamento do Fluxo
de Valor (MFV), Energia, Eólica.
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1. Introdução
Segundo o relatório anual da associação global de energia eólica, em 2012 o setor eólico
recebeu investimentos de U$ 75 bilhões. De acordo com essa entidade, atualmente 100 países
produzem energia por meio da força de ventos, que somam uma capacidade para atender 3%
da demanda mundial (PACHECO; SANTOS, 2012).
Ainda de acordo com a pesquisa, a Ásia está em primeiro lugar com o maior número de
instalações de novas unidades (36,3%) em 2012. A América do Norte e a Europa, por sua vez,
não ficaram muito atrás, com 31,3% e 27,5% respectivamente. A América Latina á
considerado o continente com o crescimento mais dinâmico, representou 3,9% enquanto a
Austrália/Oceania (0,8%) e a África (0,2%) representando uma parcela pouco significativa
destes mercados (PACHECO; SANTOS, 2012).
A WWEA (World Wind Energy Association) destaca que o mercado eólico brasileiro é o mais
avançado da América Latina, não apenas pelo tamanho do país, mas também pela presença de
diversos fabricantes eólicos. O estudo aponta que a política de conteúdo local aliada aos
preços baixos registrados nos últimos leilões aponta para um ambiente de negócios muito
difícil no curto prazo.
Atualmente, com a maior exigência dos clientes quanto à qualidade e prazo de entrega, torna-
se cada vez maior a competitividade entre as empresas. As empresas vêm se aperfeiçoando de
maneira constante, na busca de melhoria continua e da eliminação de desperdícios. Esses
desperdícios são analisados utilizando os princípios da produção enxuta, que pregam
justamente a redução dos custos que não agregam valor ao produto final em toda a cadeia de
processo.
Uma das ferramentas da produção enxuta utilizada para a identificação dos desperdícios é o
Mapeamento do Fluxo de Valor (MFV), onde são identificados os fluxos de todos os
materiais, informações e processos de manufatura. Apesar de ter sua aplicação inicial voltada
para manufatura, esta ferramenta pode adaptar-se a outros seguimentos, utilizando a
elaboração de um estado atual do processo analisado e a construção de um estado futuro
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desejado (ROTHER; SHOOK, 2003).
O MFV é uma ferramenta capaz de olhar para os processos de agregação de valor
horizontalmente. Esta explica o propósito de localizar os fluxos de materiais e informações
dentro do processo produtivo e a necessidade de analisar esses fluxos na busca de eliminação
de desperdícios.
Esse trabalho tem como o objetivo geral analisar o processo de fabricação de uma empresa
montadora de geradores eólicos, aplicando a ferramenta de MFV à linha de produção de
bobinas como forma de analisar o processo produtivo, identificando oportunidades de
melhoria nos tempos, bem como na qualidade do produto final.
2. Referencial teórico
2.1. Sistema Toyota de Produção (STP)
O principal objetivo do (STP) é aumentar a produtividade através da eliminação de
desperdícios. Segundo Ohno (1997), o STP não se caracteriza apenas como um sistema de
produção, e sim um sistema gerencial adaptado à era atual de mercados globais e sistemas de
informação de alto nível, focando pilares como o Just In Time (JIT) e a automação.
O JIT significa produzir bens e serviços exatamente no momento em que são necessários, com
qualidade e eficiência. Para atender o objetivo de redução de custos do STP, o JIT requer alto
desempenho em todos os objetivos da produção: qualidade, velocidade, confiabilidade e
flexibilidade, (SLACK et al, 2009).
Como descrito por Ohno (1997), no JIT o fim da linha de produção é tomado como ponto
inicial, resultando em um método de transferência de materiais invertido: o processo final vai
para o processo inicial para que sejam retirados os componentes de fabricação na quantidade
necessária e quando for necessário.
Segundo Dennis (2008), o STP também apresenta diversos princípios que convergem para
atender as necessidades dos clientes como o princípio do não custo, a multifuncionalidade de
funcionários e o pensamento enxuto, conforme resumido na tabela 1 abaixo.
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Tabela 1 – Princípios do STP
Não custo Redução de custos, que não devem ser repassados ao consumidor.
Multifuncionalidade de
funcionários
O funcionário deve operar diversas máquinas simultaneamente, ou diversas máquinas
seguindo o fluxo de fabricação do produto.
Princípios do
pensamento enxuto
O valor é definido pelo cliente e encontra-se relacionado à sua necessidade.
O fluxo de valor consiste na identificação de todas as atividades da cadeia produtiva e
diferenciar as atividades em três categorias: as atividades que agregam valor; as
atividades que não agregam valor, porém são indispensáveis ao processo; e as
atividades que não agregam valor e não são necessárias, que devem ser eliminadas.
O fluxo de valor enxuto consiste no fluxo de valor contínuo e estável, sem atividades
que não agregam valor.
Fonte: Adaptado de Dennis (2008)
2.1. Identificação dos desperdícios no STP
O passo inicial para aplicação do STP consiste na identificação dos desperdícios, que são
classificados como desperdício de: superprodução; tempo disponível (espera); transporte;
processamento em si; estoque disponível (estoque); movimento; produzir produtos
defeituosos. A eliminação de tais desperdícios tende a gerar resultados positivos em termos de
eficiência das operações e alinhado à produção somente do que for necessário, possibilita a
verificação da mão de obra em excesso (OHNO, 1997).
2.2. Aplicação do MFV
Aplicar o MFV proporciona uma visão relativa ao chão de fábrica de modo a apoiar a
produção enxuta. A questão não consiste apenas em mapear um fluxo atual, mas implementar
um novo fluxo, que agregue valor. Caso se esteja planejando mudanças no fluxo de valor, o
mapa do estado futuro deve ser desenhado primeiro. Se um novo processo de produção está
sendo projetado, deve ser desenhado primeiramente um estado futuro para o fluxo de valor.
Na produção enxuta é dada a mesma importância para os fluxos de material e de informação,
sendo realizada a questão de como a informação deve fluir para que um processo seja
acionado somente quando o processo seguinte solicitar, (ROTHER; SHOOK, 2003).
Tabela 2 – Etapas para implantar o MPV
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Selecionar a família
de produtos
Uma família de produtos consiste em um grupo de produtos que apresentam etapas
semelhantes do processo de produção e utilizam equipamentos comuns em seus
processos.
Definir líder para o
mapeamento
Realizar o desenho do MFV dentro de uma organização é uma tarefa que resulta em um
envolvimento entre áreas devido às empresas, em sua maioria, serem organizadas por
departamentos e funções e o mapeamento exigir conhecimento relativo a diversas etapas
do fluxo.
Desenho do estado
atual
Realizado a partir de informações obtidas no chão de fábrica, que irá servir como base
para desenhar o estado futuro.
Mapa do estado
futuro
Identificação de fontes de desperdício e eliminação das mesmas através da implantação
do fluxo de valor em um estado futuro, respondendo as perguntas:
Qual o ritmo de produção para atender o cliente?
A produção será para um supermercado de produtos acabados do qual os
clientes puxam ou diretamente para a expedição?
Onde pode ser utilizado o fluxo contínuo?
Onde será preciso introduzir os sistemas puxados a fim de controlar a produção
dos processos fluxo acima?
Em que ponto será programado a produção?
Como será nivelado os diversos produtos de produção no processo puxador?
Qual incremento de trabalho será liberado uniformemente do processo puxador?
Quais as melhorias de processo necessárias para fazer fluir o fluxo de valor
conforme especificações do projeto de seu estado futuro?
Fonte: Adaptado de Rother; Shook, (2003).
2.2.1 Implementação do MFV
O MFV consiste em preparar um plano para implementação do estado futuro desejado.
Quando o estado futuro for atingido, deve ser realizado um novo estado futuro, em busca da
melhoria contínua.
Roldan e Miyake (2004) aplicaram a ferramenta do mapeamento do fluxo de valor juntamente
com aspectos relacionados à tomada de decisão para o processo de mudanças de provisão de
produção na indústria automobilística, caracterizando uma aplicação de MFV para processos
administrativos.
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Rahani e Al-Ashraf (2012) apresentam um estudo de caso em uma indústria automotiva, onde
o mapeamento do fluxo de valor foi utilizado para identificação das fontes de desperdício e
para descobrir as ferramentas para eliminar tais desperdícios. Na pesquisa, o mapa do estado
atual foi estudado pelo grupo de melhorias, e uma série de ações foram iniciadas e
implementadas para otimizar a produtividade na linha de montagem.
3. Metodologia
O método de pesquisa utilizado foi o método descritivo, que visa caracterizar o estado atual
de um determinado objeto de investigação. A pesquisa descritiva apresenta como objetivo
principal descrever, analisar ou verificar relações entre fatos e fenômenos, tomando
conhecimento do que, com quem, como e qual a intensidade do fenômeno abordado
(FERNANDES; GOMES, 2003).
A natureza da pesquisa é qualitativa, na qual o ambiente natural é fonte direta para coleta de
dados, interpretação de fenômenos e significados, considerando a realidade subjetiva dos
indivíduos envolvidos na pesquisa relevante e contribuinte para o desenvolvimento da
pesquisa. Não requer também a utilização de métodos e técnicas estatísticas e corresponde a
um conjunto de ações, propostas para sugerir melhoria para um processo através da utilização
de procedimentos racionais e sistemáticos, (MIGUEL, 2012).
Também é classificada como uma pesquisa aplicada, pois apresenta como objetivo a obtenção
de conhecimentos para aplicação prática voltada para um problema específico, envolvendo
verdades e interesses locais (MORESI, 2003).
Como técnica de coleta de dados foi realizada a pesquisa bibliográfica na fase inicial do
trabalho, com o objetivo de embasamento acerca da utilização do MFV em casos diversos.
Posteriormente foi aplicada a observação participativa no processo produtivo, a fim de
realizar uma análise comparativa entre o estado atual e o estado futuro e os possíveis ganhos a
serem obtidos através da utilização da ferramenta.
Como complementação foram realizadas, ainda, entrevistas semiestruturadas, possibilitando
esclarecer aspectos da entrevista; gerar pontos de vista, orientações e hipóteses para o
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aprofundamento da investigação e definir novas estratégias, (MATTOS, 2005).
Em relação aos dados, a pesquisa é um estudo de caso, pois apresenta como foco um
fenômeno contemporâneo inserido em um contexto da vida real: o problema de uma empresa
específica (LACERDA et al, 2007).
4. Estudo de Caso: Aplicação do Mapeamento do Fluxo de Valor.
4.1 A empresa
A empresa estudada é uma montadora de geradores eólicos presente em diversos países
(Argentina, Brasil, Caribe, Chile, China, Colômbia, Equador, Índia, Malásia, América do
Norte, Peru, Vietnã e na África do Sul), instalada em 2008 no complexo industrial de Suape.
Em relação aos parques eólicos, a empresa realiza atividades de interpretação do atlas eólico,
estudos de redes elétricas, entre outros pontos, a fim de analisar o projeto e definir o local
mais adequado para implantação; medição de ventos através do cálculo e da coleta de dados
provenientes da instalação de torres anemométricas; otimização do layout das turbinas
eólicas; previsões de geração de energia.
Em seu processo produtivo, a empresa conta com seis linhas de produção com capacidade de
produzir três modelos de máquinas diferentes, a depender dos contratos estabelecidos pelo
setor comercial. A fábrica conta com uma linha para produção dos componentes: as bobinas,
o estator, o rotor, o gerador. As bobinas são um componente da linha do estator e o estator e o
rotor formam o gerador, conforme detalhamento da figura abaixo.
Figura 1 – Processo produtivo
Bobina Estator
Rotor
Gerador
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Fonte: Os autores
Além disso, a empresa acompanha e controla a fabricação externa dos componentes: pás,
torres, componentes elétricos, de controle e auxiliares e, ainda, a produção dos componentes
específicos para montagem de seus equipamentos, através do setor de fabricação externa.
4.2. Energia eólica
Pacheco e Santos (2012), definem que a energia eólica é uma fonte de energia renovável
obtida através de uma massa de ar gerada da transformação da energia cinética de translação
em energia cinética de rotação e diretamente para as turbinas eólicas. A energia eólica
caracteriza-se como uma fonte renovável, limpa e intermitente.
O gerador eólico fabricado pela empresa em estudo está equipado com um rotor de três pás,
possui uma potência nominal de saída de 1500 KW (máxima, 1580 KW). Este gerador gera
corrente elétrica que alimenta diretamente a rede.
4.3 Aplicação
O processo em que foi utilizado o MFV compreende a linha de produção de bobinas,
componente do gerador eólico. A fábrica demanda a produção de 6 estatores por semana, o
que determina a demanda de 6 Conjunto com 576 bobinas cada por semana para a fábrica de
bobinas.
O motivo da escolha deste processo para o estudo teve como inicio a necessidade do aumento
da produção interna de bobinas com a intenção de extinguir o suprimento externo deste
componente. Atualmente, aproximadamente 24% da necessidade da fábrica é suprida por
meio de fornecedores externos e o MFV foi a ferramenta escolhida devido o seu caráter de
visualização do processo produtivo como um todo, através do qual seria possível identificar
pontos de melhoria.
4.4. Mapa do estado atual
O cliente da linha de produção de bobinas é a linha de produção de estatores que, por sua vez,
alimenta a linha de produção de geradores, composto pelo rotor e estator. A demanda de
produção de geradores da fábrica é enviada pelo setor de Planejamento e Controle da
Produção (PCP), uma vez por semana, com possíveis atualizações ao longo da semana.
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O PCP programa a linha semanalmente de forma a atender o planejamento realizado de
acordo com a demanda informada pelo setor de contratos e comercial da fábrica, as áreas são
respectivamente responsáveis pela negociação de prazos com os clientes e por fechar os
contratos.
Após liberação das ordens pelo PCP, a linha será abastecida pelo almoxarifado para que seja
dado início ao processo produtivo. O supervisor de produção é responsável pelo
acompanhamento de produção, cumprimento dos prazos estabelecidos e qualidade dos
componentes produzidos.
O processo produtivo de bobinas é iniciado na parametrização do sistema da máquina de
looping que realiza a pré-moldagem da bobina, em seguida é realizado o enfitamento em um
dispositivo chamado de “carrossel”. Em tal dispositivo, a bobina passa por cinco atividades de
enfitamento realizadas nas denominadas estações de enfitamento. Posteriormente a bobina
segue para a máquina conformadora que realiza a torção na cabeça da bobina para que seja
possível a utilização de duas bobinas por ranhura no estator. Depois da conformação, a bobina
passa por uma inspeção realizada em um gabarito e é armazenada no carro de estoque
denominado Kanban. A próxima etapa consiste no alinhamento dos terminais, colocação do
tubo de isolamento e acabamento. Por fim as bobinas finalizadas são armazenadas em caixas
com a capacidade de 192 unidades cada. O mapa do estado atual pode ser visualizado na
figura 2 abaixo.
Figura 2 – Mapeamento do processo atual
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Fonte: Os autores
4.5. Mapa do estado futuro
O mapa do estado futuro foi desenvolvido através de algumas etapas sugeridas por Rother e
Shook (2003) citadas no capítulo 2.
4.5.1. Definição do takt time
A primeira etapa consiste na determinação do takt time, que foi definido através da demanda
que a empresa necessita atender, o que resultou em um takt time de 2,1875 min/bobina. O
processo de enfitamento apresenta um takt time maior do que o cliente (estator), mostrando
que a demanda não é atendida pela fabricação interna.
4.5.2. Definição de produção para supermercado ou expedição
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A segunda etapa é a definição de utilização de produção para um supermercado ou
diretamente para a expedição. Devido à linha de produção em questão apresentar uma
demanda já bem definida, trabalhando sob encomenda e devido aos produtos acabados serem
de dimensões relativamente grandes, foi optado pela produção diretamente para a expedição.
4.5.3. Utilização de fluxo contínuo
A terceira etapa compreende a utilização de fluxo contínuo, ou seja, para que a fábrica de
bobinas atenda a demanda determinada pelo cliente, através da análise do estado atual, é
percebido a existência de processos que devem ser ajustados para que o fluxo seja contínuo.
O primeiro posto analisado foi o do enfitamento. Uma vez que ele representa o maior tempo
de ciclo de todo o processo, no estado futuro precisamos que este posto reduza o seu tempo de
ciclo de 2,7 min/peça para 2,1 min/peça. Para isso é sugerido a realização de uma melhoria no
processo.
Após a redução do tempo de ciclo do posto do enfitamento para 2,1 min/peça, todos os
processos atendem a demanda de 3.456 bobinas/semana, mas ainda não seguem um fluxo
contínuo. Para que isso ocorra algumas ações foram sugeridas a saber:
Dobrar a capacidade do posto de retirada de esmalte aumentando para duas pessoas e
aumentando de 1 para 2 a quantidade de máquinas e postos em paralelo;
Reduzir para 1 turno o posto de acabamento e aumentando os postos em paralelo para
2, uma vez que neste posto trabalha 1 pessoa realizando o acabamento e uma
movimentando, para dobrar a capacidade precisamos apenas a adição de 1 pessoa,
ficando 2 realizando o acabamento em paralelo e uma transportando a bobina acabada
para as caixas.
A conformadora deve trabalhar apenas em 1 turno para atender a capacidade de 580
peças/dia;
O posto do Looping deve trabalhar apenas 6,4 horas/dia para atender uma capacidade
de 580 peças/dia.
Após a realização das sugestões acima o processo não será mais programado pelo PCP e sim
automaticamente pelo estator utilizando Kanban que programará o posto do enfitamento. Este
processo puxa uma necessidade de 83 bobinas/hora (60 minutos/tempo de ciclo = 28,57
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peças/hora. Como são 3 postos, temos um consumo por hora de 85,71 que, trabalhando a uma
eficiência de 96%, apresentará uma demanda de 83 peças/hora). Este numero será utilizado
para dimensionar o Kanban entre o processo de looping e o Enfitamento.
O Kanban foi dimensionado para armazenar os componentes produzidos pelo looping , único
posto que utilizará os 3 turnos.
O mapa do estado futuro proposto pode ser visualizado na figura 3 abaixo.
Figura 3 – Mapeamento do processo futuro
Fonte: Os autores
4.6 Análise e discussão da aplicação
Através da aplicação da ferramenta de MFV, foram sugeridas diversas melhorias no processo
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que passaram a garantir que o processo de produção de bobinas atenda a demanda do estator,
mas não menos importante, fazendo com que o processo funcione de uma forma mais enxuta,
com um fluxo mais próximo do contínuo, reduzindo os desperdícios apresentados pelo STP,
conforme já apresentado na seção 02 desse trabalho.
As alterações nos números de pessoas em cada posto de trabalho auxiliaram também na
diminuição da quantidade de turnos trabalhados, contribuindo também para a redução do
custo de produção.
Outras técnicas de produção focadas em tempos produtivos devem ser aplicadas para que
sejam otimizadas as horas ociosas deixadas neste mapa do estado futuro, que após a
implementação será o estado atual. Este ciclo de mapas nunca acaba, pois se trata de uma
ferramenta de qualidade contínua como objetivo de melhor o fluxo entre os processos e a
eliminação dos desperdícios.
5. Resultados
Através da proposta do estado atual desenvolvida utilizando a ferramenta MFV podem ser
sugeridos pontos de melhoria, que quando aplicados comprovam a efetividade da utilização
de tal ferramenta.
Através da revisão da literatura, foi observado que a ferramenta proporciona benefícios
relativos à redução de tempos produtivos (lead time), redução de custo, melhor
aproveitamento de recursos, maior confiabilidade das máquinas, cumprimento de prazos, e
oportunidade de identificação de pontos de melhoria, contribuindo de forma representativa
para a empresa.
O mapeamento do estado futuro desenvolvido no trabalho proporcionou um balanceamento
nas operações do processo de forma que reduziu a quantidade de turnos trabalhados em 22%.
O balanceamento da linha de produção gerou a redução de estoques intermediários. A
programação de produção depende menos de uma programação externa (PCP), depende do
Kanban do processo subsequente (estator) que, ao consumir 1 conjunto de bobinas, manda a
solicitação de produção para o posto do enfitamento. Como consequência desta alteração, o
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novo gargalo do processo passará a ser o posto da conformadora, estado este que poderá ser
estudado e elaborado um novo MFV. A tabela 3 resumo os ganhos obtidos, apresentando
resultados significativos para a gestão da produção.
Tabela 3: Previsão de resultados do processo após a implantação do estado futuro sugerido
Indicador Estado atual Estado futuro Ganho
Lead time estoques (dias) 14,6 3 Redução de 79% nos estoques
Lead Time de Processo (mim) 8,6 6,1 Redução de 29% no lead time do processo
Lead time total 14,61 3 Redução de 79% no lead time total
Fonte: Os autores
A aplicação do MFP apresentou um ganho efetivo para empresa, apresentando uma
mensuração significativa para os ganhos com desperdícios da produção. Sugerimos como
trabalho futuro a continuidade do MFP em outros processos produtivos e o uso dos custos da
qualidade como forma de transformação de parte dos ganhos dos custos do desperdício, com
investimentos em ações que possam monitorar os gráficos de custos da qualidade.
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