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Otimização do tempo de setup na operação gargalo de uma indústria gráfica utilizando o Sistema de Troca Rápida de Ferramentas Jonas Alves de Paiva (UFPB) [email protected] Thiago Miranda de Vasconcelos (UFPB) [email protected] Túlio Oliveira da Luz Lima (UFPB) [email protected]

Resumo Este trabalho estuda o tempo de setup da operação gargalo de uma indústria gráfica, cuja característica fundamental do seu sistema produtivo é o processo intermitente sob encomenda. O objetivo deste artigo é mostrar a racionalização do tempo de setup a fim de mensurar o impacto desta variável na operação que dita o fluxo de materiais no processo produtivo, conseqüentemente obtendo-se a diminuição do lead time, que visa reduzir os prazos de entrega do produto acabado. Este estudo se deu primeiramente levantando o tempo de atravessamento do produto e definindo a operação crítica do processo. Visto que, dentro desta operação, o setup da máquina é a tarefa que consome maior tempo, foi utilizado o Sistema de Troca Rápida de Ferramentas como alternativa para atingir o escopo do trabalho. Palavras-chave: Troca Rápida de Ferramentas, Setup, Produtividade. 1. Introdução A indústria gráfica enfrenta problemas nos prazos de entrega devido à grande variabilidade de produtos que o mercado exige, que é uma característica do sistema de produção sob encomenda. Além disso, de um modo geral, tal tipo de indústria enfrenta dificuldades em sequenciar sua produção, visto que as mesmas máquinas sao utilizadas para diversos tipos de produtos, que é característica da produção intermitente. A empresa em que foi realizado este trabalho possui produção do tipo intermitente sob encomenda, o que dificulta a programação da produção e a definição de prazos para entrega do produto final ao cliente, este último, um fator decisivo na competitividade entre empresas do setor. Além desta competitividade, uma boa programação da produção, com operações padronizadas implica em melhorias no âmbito da qualidade de processos, e consequentemente no produto final. Monks (1987) cita que os sistemas intermitentes são usados para produzir pequenas quantidades (ou lotes) de diversos itens em equipamentos e máquinas iguais, ou seja, as mesmas máquinas produzem diversos tipos de produtos. Segundo Russomano (1995), as características da produção intermitente são: a) b) c) d) e) f) g)

Tempo de preparação é da mesma ordem de grandeza que o tempo de operação; A quantidade de produtos iguais é pequena mas pode se repetir; As máquinas são arruamadas por processo de fabricação, com difícil calibragem; Como as máquinas são universais, os operadores precisam ser qualificados (versáteis); A capacidade ociosa é grande; Fluxo de produção é lento, resultando num estoque de material em processamento alto; Exige muitas instruções de serviço.

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Após a identificação do gargalo, são estudadas alternativas para a redução do tempo de operação, com o intuito de otimizar o sistema. Na produção do tipo intermitente, segundo Russomano (1995) o tempo de preparação das máquinas é da mesma ordem de grandeza que o tempo de produção. Visto que o tempo de produção efetiva é um fator, que para ser otimizado, geralmente necessita de investimentos, como por exemplo a aquisição de maquinário mais moderno, é mais viável concentrar esforços para a diminuição do tempo de setup. Uma das alternativas para a redução do tempo de setup foi desenvolvida por Shigeo Shingo, que observou que a tarefa de setup pode ser dividida em duas, classificando-as em setup interno e externo.Shingo definiu setup interno como sendo a preparação da máquina que só pode ser feita com a mesma sem trabalhar, ou seja, onde ocorre uma ociosidade do recurso. Já setup externo, foi definido como sendo a preparação que pode ser feita com a máquina funcionando. 2. Metodologia O presente trabalho foi elaborado baseado em entrevistas com operadores e gerentes, visitas in loco, e auxílio de máquina fotográfica digital e filmadora digital. Primeiramente, foi desenvolvida uma folha de verificação (check-list) que teve por objetivo identificar quanto tempo o material em processamento fica em cada setor de produção e, portanto, em cada operação. O presente trabalho foi dividido em três etapas: a) Etapa inicial: levantamento dos dados gerais do processo produtivo e da empresa (meses de abril e maio); b) Etapa intermediária: medições dos tempos das operações e do processo, bem como a determinação do gargalo de produção com sua definição como objeto de estudo, de onde foi analisado o tempo de preparação da máquina (setup); c) Etapa final: elaboração do plano de melhorias da produtividade do gargalo da produção baseado no Sistema de Troca Rápida de Ferramentas e medição dos resultados. Além disso, a seqüência da análise dos tempos foi dada da seguinte forma: Medição dos tempos do processo

Medição dos tempos das operações

Medição dos tempos de setup do gargalo

Figura 1 – Seqüência de análise dos tempos

2.1 Gargalo da produção A determinação do gargalo da produção se dá analisando qual o setor de produção limita a produção de toda a planta. Segundo Slack (2002) o sistema produtivo pode ser visualizado como uma seqüência de tubulações de diferentes diâmetros, pela qual flui um líquido. Assim, o que determina o fluxo de produção do sistema será a tubulação com menor diâmetro. A identificação do gargalo e a racionalização do mesmo através do Sistema de Troca Rápida de Ferramentas aumentam a capacidade produtiva da planta com um investimento relativamente baixo (SHINGO, 2000).

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2.2 Melhoria do tempo de setup através da TRF O Sistema de Troca Rápida de Ferramentas foi desenvolvido no Japão, no início dos anos 50 por Shigeo Shingo, que, em suas visitas pelas plantas de indústrias automobilísticas verificou a necessidade de separa as atividades de setup em setup interno e setup externo. A partir destes conceitos Shingo criou o Sistema de Troca Rápida de Ferramentas para melhoria de setup, que se baseia em quatro estágios conceituais, citados abaixo: a) Estágio inicial: as condições de setup interno e externo não se distinguem. Neste caso, o interno e o externo se confundem, acontecendo do externo ser executado como o interno, o que provoca tempo desperdiçado de máquina parada. b) Estágio 1: É importante diferenciar o setup interno do externo, pois as atividades, como preparação de componentes, não devem ser realizadas estando a máquina parada. Desta forma, o tempo de setup pode ser reduzido em até 50%. c) Estágio 2: converter setup interno em externo. Este estágio envolve duas noções importantes: reexaminar as operações para verificar se algum passo foi erroneamente dado como interno; e encontrar meios para converter estes passos para setup externo. d) Estágio 3: racionalizar todos os aspectos da operação de setup. Este estágio é um complemento aos estágios anteriores, onde cada elemento do setup recebe uma atenção dobrada para verificar os tempos em termos de possíveis reduções. Para tanto, deve-se interferir nas máquinas de forma a reduzir a preparação modificando alguns ajustes, por exemplo (SHINGO, 2000). 2.3 Produtividade Além do fator tempo, existem outros parâmetros para se medir a produtividade. A mão-deobra é um outro fator que se pode medir produtividade e a relação entre a matéria-prima e o produto final é uma outra medida de eficiência de um processo produtivo. Neste trabalho, foi utilizado apenas o fator tempo, já que se visou reduzir o lead time e conseqüentemente o prazo de entrega dos produtos. A empresa onde foi realizado o estudo de caso se caracteriza por ser uma micro empresa de estrutura familiar, desta forma sua posição no mercado depende de fatores como qualidade do produto, preço de venda e principalmente o cumprimento dos prazos de entrega. Assim, se faz necessário que se tenha um controle eficaz dos processos de produção e que estes sejam cada vez mais enxutos de forma a diminuir o tempo de atravessamento dos materiais, já que a qualidade do produto da empresa está no mesmo patamar da concorrência, e os preços são competitivos. A TRF então se mostra bastante viável para ser utilizada como ferramenta de enxugar a produção em processos de micro empresas, por ser uma técnica que não necessita de altos investimentos. 2.4 Avaliação do processo produtivo No período estudado foi observado o processo de confecção de panfletos de quatro cores, já que este tipo de produto é que possui maior volume de produção. O processo de produção dos panfletos citados é composto das seguintes etapas: criação de artes, gravação de chapas, revelação de chapas, impressão offset, e acabamento. Os dados que seguem na figura 1 foram medidos para a confecção de 1300 panfletos, considerando a impressora offset com uma capacidade nominal de produção de 3000 folhas por hora.

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Segundo dados das folhas de verificação, os tempos de produção por setor, estando a empresa trabalhando em seu ritmo normal, em média são dados a seguir:

12,38% 0,32%

1,55%

30,96%

1,55%

Criação de artes Gravação de chapa Revelação de chapa Impressão Offset Acabamento

53,25%

Transportes

Figura 2 – Tempos de operações

Como pode ser visto na figura 2, a operação de impressão offset é a que possui um tempo mais significativo em relação ao tempo total de produção, seguido da operação de acabamento. Logo, como neste trabalho analisaremos o gargalo da produção, e sabendo que a operação de impressão offset toma mais da metade do tempo do processo produtivo, consideraremos esta operação como o gargalo. 2.4 Avaliação da operação gargalo A operação de impressão offset é a mais representativa no lead time, carregando mais da metade do tempo total de produção. Sendo assim, é a operação que mais precisa de aumento da eficiência, pois ela determina o tempo de ociosidade das operações anteriores bem como a velocidade do processo. Estudos realizados in loco levaram à seguinte configuração de tempo em relação à operação total: 2,91% 37,21%

55,23%

3,49% 1,16% Transportar papel necessário

Setup (troca de cores)

Transportar chapa

Posicionar papel na impressora

Imprimir e Inspecionar

Figura 3 – Tempos das atividades da operação de offset

Como se pode observar na figura 3, os tempos de setup - que não agregam valor ao produto – são maiores que os tempos de execução da operação (impressão), que é a atividade que realmente agrega valor ao produto. Além disso, os transportes (transportar papel necessário,

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transportar chapa e posicionar papel na impressora), que igualmente não agregam valor ao produto, somam 7,56% da operação de offset total. Neste trabalho, iremos focalizar as atividades que não agregam valor ao produto com a intenção de eliminá-las ou pelo menos diminuí-las, pois como a figura 4.2 nos mostra, estas atividades correspondem quase 63%, ou seja, quase dois terços da operação de impressão offset. Desta forma, o Sistema de Troca Rápida de Ferramentas será utilizado para racionalizar o parâmetro tempo dentro da atividade de setup, na operação de impressão offset. 3. Resultados e Discussão Como já foi dito, os tempos de setup chegam a mais da metade do tempo da operação de impressão offset. Desta forma, seguindo a estrutura da figura 1, foram detalhadas todas as atividades que fazem parte da preparação das máquinas. Seguindo as técnicas do TRF, temos os seguintes resultados. 3.1. Estágio inicial e estágio 1: as condições de setup interno e externo não se distinguem Neste estágio, foram detectadas todas as atividades que fazem parte do setup, sem levar em conta os setups internos (STI) nem os setups externos (STE). Desta forma, a tabela 4.4 mostra a forma como é realizado o setup na operação de impressão offset: Tarefa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Tempo(min) 48 20 26 65 660 120 26 25 60 120 30 50 360

Tipo de setup STI STI STI STI STI STI STI STI STI STI STI STI STI

Atividade Retirar o excesso de tinta Retirar papel impresso Retirar chapa Fixar lâmina Rodar máquina Enxaguar rolos com solvente Limpar rolo do tinteiro Posicionar papel na impressora Parar máquina Retirar lâmina Limpar espátula Colocar tinta no rolo tinteiro Colocar nova chapa Rodar máquina Limpar rolo da chapa Imprimir algumas folhas e inspecionar

Tabela 1 – Estágio inicial do TRF

Como se pode ver na tabela 1, a forma como é realizado o setup na impressão offset trata todas as atividades inerentes como sendo de setup interno, ou seja, todas as atividades de programação da máquina estão sendo realizadas com a máquina parada (sem produzir) o que leva 29 minutos por setup de desperdício de capacidade produtiva. Como o estágio 1 diz respeito a descrever quais os setups internos e os externos separando-os na programação da máquina, a tabela 1 já faz essa separação, que no caso não há, pois o setup era executado apenas com a máquina parada (sem produzir). 3.2. Estágio 2: converter setup interno em externo

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Neste estágio foram analisadas quais atividades podem ser realizadas com a máquina produzindo. A tabela 2 converte os setups internos em externos, diminuindo em 14% o tempo necessário para a preparação da máquina. Tarefa Tempo(min) 1 48 2 20 3 26 4 65 5 660 6 120 7 26 8 25 9 60 10 120 11 30 12 50 13 360 TOTAL: 1610

Tipo de setup STE STE STI STE STI STI STI STE STE STI STI STI STI

Atividade Retirar o exesso de tinta Retirar papel impresso Retirar chapa Fixar lâmina Enxaguar rolos com solvente Limpar rolo do tinteiro Posicionar papel na impressora Retirar lâmina Limpar espátula Colocar tinta no rolo tinteiro Colocar nova chapa Limpar rolo da chapa Imprimir algumas folhas e inspecionar

Tabela 2 – Conversão de setups interno em externo

Desta forma, o operador pode realizar as atividades de setup externo enquanto a máquina está produzindo, o que elimina os tempos de setup externo da tabela 2 do tempo de setup. Logo a tabela 2 fica da seguinte forma: Tarefa 3 6 7 8 12 13 15 16

Tempo(min) 26 660 120 26 120 30 50 360

Tipo de setup STI STI STI STI STI STI STI STI

Atividade Retirar chapa Enxaguar rolos com solvente Limpar rolo do tinteiro Posicionar papel na impressora Colocar tinta no rolo tinteiro Colocar nova chapa Limpar rolo da chapa Imprimir algumas folhas e inspecionar

TOTAL: 1392 REDUÇÃO DE: 218 PERCENTUAL DE REDUÇÃO: 14% Tabela 3 – Setup racionalizado pelo estágio 2

Da tabela 3, temos uma redução de 14% no tempo de preparação da máquina de impressão offset. Shingo (2000) propõe ainda que quando uma única pessoa realiza trabalho de preparação de máquina na parte frontal e na parte posterior da máquina, movimentos são desperdiçados continuamente enquanto essa pessoa caminha ao redor da máquina. Logo, ele cita que operações em paralelo envolvendo mais de uma pessoa são muito úteis para acelerar este tipo de trabalho. Sabendo que a empresa possui mão-de-obra ociosa, podemos remanejar uma pessoa para auxiliar na preparação de maquia. Como resultado do remanejamento, temos a tabela 3:

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Tempo 26

Operador 1 Retirar chapa

Tempo

660

Enxaguar rolos com solvente

120

Colocar tinta no rolo tinteiro

360

Imprimir algumas folhas

120 26 30 50

Operador 2 Limpar rolo do tinteiro Posicionar papel na impressora Colocar nova chapa Limpar rolo da chapa

TOTAL: 1166 REDUÇÃO DE: 332 PERCENTUAL DE REDUÇÃO: 28% Tabela 4 – Operações paralelas

Como se pode ver, a redução do tempo com esta medida é de 28% do tempo total de setup. O impacto deste estudo implica em reduções conforme a tabela 4 demontra:

Atual Proposto

Setups/trab. (média) 3 3

Trab./mês (média) 80 80

Tempo/setup 27 minutos 19 minutos

Tempo despediçado 6480 minutos/mês 4560 minutos/mês

GANHO DE: 1920 minutos/mês OU: 1,45 horas/dia Tabela 5 – Ganho estimado devido a redução de setup

Para se ter uma idéia do ganho que o projeto proporcionou à empresa, sabe-se que a máquina impressora trabalha com uma capacidade nominal de 3000 folhas por hora, ou seja, em 1,45 horas, pode-se imprimir 4350 folhas a mais por dia. 4. Conclusão Este trabalho apresentou uma forma de racionalizar o recurso tempo, devido à necessidade de uma melhor utilização da capacidade produtiva da indústria gráfica estudada. Dentro do mercado competitivo da indústria gráfica, onde a evolução tecnológica das grandes empresas do ramo de atividade é um diferencial bastante relevante, é importante que as micro e pequenas empresas utilizem o máximo possível de sua capacidade produtiva para se manterem firmes e competitivas no mercado. De qualquer forma, este trabalho pode ser ainda utilizado para outros setores do processo produtivo, aumentando ainda mais o percentual de utilização da capacidade produtiva, através da TRF, que se mostra uma técnica de simples implementação e baixo investimento. Com a diminuição dos tempos de setup na operação de impressão offset, houve diminuição do lead time para os produtos e isso diminuiu consideravelmente os níveis de estoque intermediário entre a gravação e revelação de chapas, melhorando a logística de fabricação, após a otimização da impressão offset, agora realizada em apenas 19 minutos. A redução do lead time também foi de grande importância na determinação dos prazos de entrega do produto final ao cliente, já que o tempo de atravessamento do produto diminuiu. Além disso, pôde-se verificar a aplicação da técnica do Sistema de Troca Rápida de Ferramentas na redução de setup e a eficiência da técnica.

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Referências SLACK, Nigel. et al. (2002) – Administração da Produção. 2. ed. São Paulo: Editora Atlas S.A.,. LIKER, Jeffrey K. (2005) – O modelo Toyota: 14 princípios de gestão do maior fabricante do mundo. 1ª ed. Porto Alegre: Editora Bookman. MONKS, Joseph G. (1987) – Administração da produção. 1ª ed. São Paulo: Editora McGraw-Hill. RUSSOMANO, Victor Henrique. (1995) – Planejamento e controle da produção. 5. ed. São Paulo: Livraria e Editora Pioneira. SHINGO, Shigeo. (2000) – Sistema de troca rápida de ferramentas. 1ª ed. Porto Alegre: Editora Bookman.

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