Aula 2.1 - Projeto de Fábrica e Layout
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Planejamento Tático do Layout(Projeto do Arranjo Físico Fabril)
Introdução e Planejamento
Professor: Daniel MouraDisciplina: Projeto de Fábrica e LayoutCurso: Graduação em Engenharia de Produção
Enfoque territorialDecide a localização da nova planta e a estratégia de edificação
Enfoque localDetermina a distribuição de setores, máquinas e equipamentos, otimização dos postos de trabalho, etc.
Enfoque no dia-a-dia da operaçãoAtua no monitoramento e aperfeiçoamento dos postos de trabalho.
Níveis de Planejamento
O planejamento tático pode ser feito em duas fases
• Em grandes organizações, realizar o planejamento tático fabril em uma única fase é muito complexo
• Divide-se em:– Planejamento de Macro-layout inter-departamental– Planejamento de Micro-layout intra-departamental
Focos
Inter-departamental
Intra-departamental
Exemplo – Layout em nível tático
8
9
Motivação
Prover infra-estrutura
Educar / Treinar
Definir Ações
Implantar
Entender motivação
Projetos de Transformação
Analisar situação
Problemas Oportunidades
Execução e liberação
ProjetoDetalhado
ProjetoConceitual
ProjetoInformacional
Planejamentodo
Projeto
MO
DEL
O D
E TR
AN
SFO
RM
AÇ
ÃO
ENFO
QU
E D
APR
OPS
OTA
Modelo de intervenção
Objetivo do Planejamento tático fabril
• Criar um plano de projeto que entregue à organização o tipo de layout mais adequado:– Ao volume de produtos– À variedade de produtos– Às expectativas estratégicas da organização– Ao processo realizado
TIPOS DE LAYOUT
Processos Produtivos(volume e variedade)
ALTO
BAIXO
MÉDIO
ALTOBAIXO MÉDIOVariedad
e
Volu
me
Fluxos flexíveis
projetos
job
Fluxos intermediários
batelada
linha
Fluxos em linha
Proc. Contínuo
s
Tipos de Layout (volume e variedade)
Arranjofísico
posicional
Arranjofísico porproduto/
linha/flow
Arranjo físicoCelular
ALTO
BAIXO
MÉDIO Arranjo físicoModular
Arranjofísicofractal
Arranjofísico porprocesso/funcional
ALTOBAIXO MÉDIOVariedad
e
Volu
me
Comparativo: Layout e Processo(volume e variedade)
Arranjofísico
posicional
Arranjofísico porproduto/
linha/flow
Arranjo físicoCelular
Arranjo físicoModular
Arranjofísicofractal
Arranjofísico porprocesso/funcional
ALTOBAIXO MÉDIOVariedade
Volu
me
Fluxos flexíveis
projetos
job
Fluxos intermediários
batelada
linha
Fluxos em linha
Proc. Contínuos
OBS:Figura apenas ilustrativa
Relacionamento entre processos e layout
Serviços de massaLayout por produtoProcesso contínuo
Layout celularProcesso em massa
Loja de serviçosLayout por processo
Processo tipo batch (batelada)
Processo tipo jobbingServiços profissionaisLayout posicionalProcesso por projeto
Tipo de serviçoTipo de layoutTipo de processo
Tipos de Sistemas de Manufatura x Tipos de Indústrias por Produto
AeroespacialConstrução de navios
Equipamentos pesadosMáquinas-ferramentas
MedicamentosMotocicletas
Químicos especiaisEletroeletrônicos
AutomóveisPneus e borrachas
Produtos de açoQuímicos (maioria)
PapelContêineres
CervejasPetróleo
AçoProdutos Florestais
COMMODITIESENCOMENDA INDÚSTRIAS
Layout deposição fixa
Layout funcional
Layoutem linha
Layoutem linhadedicado
Layout deprocessocontínuo
SIST
EMA
S D
E M
AN
UFA
TUR
A
Tipos de Layout (por volume e variedade)
Arranjofísico
posicional
Arranjofísico porproduto/
linha/flow
Arranjo físicoCelular
ALTO
BAIXO
MÉDIO Arranjo físicoModular
Arranjofísicofractal
Arranjofísico porprocesso/funcional
ALTOBAIXO MÉDIO
Variedade de peças
Tam
anho
do
Lote
Layout Fixo ou Posicional
• Recursos organizam-se:– em torno do objeto a ser fabricado– ou, em serviços, – em torno da pessoa que está sendo
atendida.• Objetivo no planejamento:
– Otimizar a localização de centros de recursos ao redor do produto
• Principais parâmetros: – Centros de recursos– Pontos de localização– Requisitos de localização de recursos
• Vinculado ao processo produtivo do tipo "projeto"
A
B
E
D
C
O layout fixo adequa-se a produtos em lotes unitáriose de grande tamanho ou baixa mobilidade
volume
variedade
• Construção Civil• Navios, Aviões• Turbinas, Geradores
Fixo
Layout Fixo: Volume x Variedade
Layout Fixo: Vantagens e limitações
• Vantagens:– Pequena movimentação de materiais– Permite enriquecimento de tarefas– Favorece trabalho em times– Alta flexibilidade de processo e produto (partes)– Centros de trabalho quase autônomos: rapidez
• Limitações:– Grande movimentação de pessoas e equipamentos– Grande necessidade de supervisão– Posicionamento de equipamento e pessoas pode ser inseguro, não
ergonômico ou pouco prático– Baixa utilização do equipamento
Tipos de Layout (por volume e variedade)
Arranjofísico
posicional
Arranjofísico porproduto/
linha/flow
Arranjo físicoCelular
ALTO
BAIXO
MÉDIO Arranjo físicoModular
Arranjofísicofractal
Arranjofísico porprocesso/funcional
ALTOBAIXO MÉDIO
Variedade de peças
Tam
anho
do
Lote
Layout Por Produto, em Linha, ou flow shop
A B C D E
B C E D F
• As linhaslinhas são estabelecidas em função do fluxofluxo do produtoproduto
• cada produto tem uma linha dedicada a ele
• inflexível
• O roteiro do produto define a alocação das máquinas na linha
• adequado aos tipos de processos em linha e contínuos
Layout Por Produto, em Linha, ou flow shop
• Vantagens: – Taxas mais altas de processamento;– Menor $ em estoques;– Menor tempo perdido em setups e transporte de materiais.
• Desvantagens:– Necessidades de reprojetos freqüentes para produtos com vida curta
ou incerta;– Menor flexibilidade;– Má utilização dos recursos quando os volumes são pequenos.
Layout Por Produto, em Linha, ou flow shop
• O problema central em arranjos flow-shop é obter o equilíbrio na utilização de trabalhadores e equipamentos em todas as operações.
• Ou seja, deve-se agrupar operações em conjuntos que tomem aproximadamte o mesmo tempo.
• Linhas de produção podem ter ritmo ditado externamente (ex.: automóveis) ou internamente (ex.: eletrônicos de tamanho pequeno).
Peças adicionadas ao longo da linha de montagem. Esteira dita o ritmo.
Exemplo de ritmo ditado externamente:Indústria automobilística
Operador dita o ritmo
Exemplo de ritmo ditado internamente:montagens, trabalhos manuais
O layout por produto adequa-se a sistemas produtivos degrandes volumes e baixas variedades
Produtovolume
variedade
• alimentos• automóveis• computadores • supermercado• aeroporto
Layout por Produto: Volume vs. Variedade
Equipamento de movimentaçãoesteira, correia, carrinho, manualesteira, correia, carrinho, manual
Ritmodeterminado ou indeterminadodeterminado ou indeterminado
Extensãonúmero de estações de trabalhonúmero de estações de trabalho
Tipos de estaçõesposicionamento dos trabalhadoresposicionamento dos trabalhadores
Nível de automaçãolinha autônoma, auxiliada ou manuallinha autônoma, auxiliada ou manual
Interação entre trabalhadoresinexistente, variável, trabalho em grupoinexistente, variável, trabalho em grupo
Linhas de Produção: Características
vs.
vs.
Co-Operação em Linhas de Produção
Qual é a melhor opção?
vs.
Co-Operação em Linhas de Produção
Qual é a melhor opção?
15 min
15 min
15 min
15 min
15 min
15 min
1 a cada 15 minutos
30 min
30 min
30 min
30 min
30 min
30 min
} 2 a cada 30 minutos
Linhas de Produção: Arranjos de Estágios
Tipos de Layout (por volume e variedade)
Arranjofísico
posicional
Arranjofísico porproduto/
linha/flow
Arranjo físicoCelular
ALTO
BAIXO
MÉDIO Arranjo físicoModular
Arranjofísicofractal
Arranjofísico porprocesso/funcional
ALTOBAIXO MÉDIO
Variedade de peças
Tam
anho
do
Lote
Layout Celular
A A B
C
C
C
D
D
EE
EE
Funcional/Processo
AB
C DE
AB E
DF
Produto/Linha
A B C D E
B C E D F
• Procura aliar a flexibilidade do layout por processo à simplicidade do layout em linha
Layout Celular
• Definição:– Também chamado layout em grupo, consiste na dedicação de grupos
de máquinas, equipamentos e trabalhadores a famílias de peças ou produtos
• Busca-se:– Otimizar a formação de famílias de partes e máquinas; dimensionar o
número de máquinas de cada tipo em cada célula• Principais parâmetros:
– Roteiros, lista de materiais; lista de máquinas; tempos; capacidade; demanda; habilidades da MDO
• Aplica princípios de tecnologia de grupo à produção.
• Ou seja, deseja-se formar equipes de trabalhadores + equipamentos p/ produzir famílias de produtos.
• Trabalhadores são multifuncionais dentro da célula, sendo inteiramente responsáveis pelos resultados.
Layout Celular
O layout celular adequa-se a sistemas produtivos demédios volumes e médias variedades
volume
variedade
• Calçados• Autopeças• Mobiliário• Utensílios• Bancos
Celular
Layout Celular: Volume e Variedade
1. Sistema de médios volumes e média variedade
2. Possibilidade de formar famílias de peças/produtos
3. Dispor de diversas máquinas do mesmo tipo
4. Máquinas podem ser movimentadas
5. Capacidade/disponibilidade para trabalho em grupo
6. Demanda razoavelmente estável (volume+variedade)
Layout Celular: Requisitos
Layout Celular: Vantagens
• Grande utilização do equipamento/baixa ociosidade
• Favorece grupos, multi-tarefas e ‘visão’ do produto
• Maior controle do sistema e confiabilidade de entregas
• Boa combinação de flexibilidade e integração
Layout Celular: Limitações
• Alto custo com treinamento
• Requer máquinas pequenas e móveis
• Pode requerer duplicação de máquinas
Células de Manufatura: Metal-Mecânica
tornos
prensafuradeiras retífica
retíficas
prensa
torno
prensa
retíficas
torno
furadeiras
Ilhas Sistema em ‘U’
Layout de Escritórios: Organização Celular
Tipos de Layout (por volume e variedade)
Arranjofísico
posicional
Arranjofísico porproduto/
linha/flow
Arranjo físicoCelular
ALTO
BAIXO
MÉDIO Arranjo físicoModular
Arranjofísicofractal
Arranjofísico porprocesso/funcional
ALTOBAIXO MÉDIO
Variedade de peças
Tam
anho
do
Lote
Layout Modular (não convencional)
• Proposto recentemente (1998)
• Aplicação ainda pouco conhecida
• Utiliza-se da combinação de módulos de arranjo físico para definir o layout
Tipos de módulos
Tipos de Layout (por volume e variedade)
Arranjofísico
posicional
Arranjofísico porproduto/
linha/flow
Arranjo físicoCelular
ALTO
BAIXO
MÉDIO Arranjo físicoModular
Arranjofísicofractal
Arranjofísico porprocesso/funcional
ALTOBAIXO MÉDIO
Variedade de peças
Tam
anho
do
Lote
Layout Fractal (não convencional)
• Proposto recentemente• Aplicação ainda pouco conhecida• Apresenta o conceito de células fractais, as quais trabalham
como mini-fábricas:
Células de igualcapacidade
Células balanceadaspor produto
Células com compartilhamento (D)
Tipos de Layout (por volume e variedade)
Arranjofísico
posicional
Arranjofísico porproduto/
linha/flow
Arranjo físicoCelular
ALTO
BAIXO
MÉDIO Arranjo físicoModular
Arranjofísicofractal
Arranjofísico porprocesso/funcional
ALTOBAIXO MÉDIO
Variedade de peças
Tam
anho
do
Lote
A A B
C
C
C
D
D
E
E
E
E
A CORTE
B PRENSA
C FURAÇÃO
D TORNOS
E LIXA/ ACABAMENTO
Layout Funcional, por processo ou job shop
• As seções recebem os nomes das funçõesfunções ou processosprocessos que executam (ou das máquinas e equipamentos que fazem estas funções e processos)
• Flexível
Layout Funcional, por processo ou job shop
A CORTE
B PRENSA
C FURAÇÃO
D TORNOS
E LIXA/ ACABAMENTO
• Cada produto flui entre as seções de acordo com seu próprio roteiro de produção
• relacionado aos processos de produção job e em bateladas
A A B
C
C
C
D
D
E
E
E
E E
Definição: Também chamado layout por processo, consiste na formação de departamentos/setores especializados em determinadas tarefas
Principal objetivo no planejamento: Aproximar setores com maior inter-tráfego para minimizar movimentação de materiais
Principais parâmetros: volumes/preferências entre setores,custos de movimentação, distâncias, restrições ambientais
Layout Funcional: Conceitos
O layout funcional adequa-se a sistemas produtivos debaixos volumes e altas variedades
volume
variedade
• Maquinário• Impressos• Hospital
Funcional
Layout Funcional: Volume e Variedade
Layout Funcional, por processo ou job shop
• Vantagens: – Flexibilidade
– Ajuste rápido a diferentes mix de produção
– Maior utilização dos equipamentos
– Não requer duplicação de máquinas; baixa ociosidade; baixo investimento
– Flexibilidade de processo e mix (estática)
– Flexibilidade de produto (dinâmica)
Layout Funcional, por processo ou job shop
• Desvantagens:– Taxas de produção inferiores– Maior incidência de setups (perda de tempo produtivo)– Planejamento e controle da produção torna-se mais complexo:
• Tempos de produção normalmente longos• Altos estoques intermediários• Baixa integração entre atividades• Processos são intermitentes
– Para manter layout atualizado, empresa deve considerar perfil histórico de produtos/serviços prestados
– Custos indiretos altos: movimentação, estoques, supervisão
PLANEJAMENTO DO PROJETO
Processo deIniciação
Processo dePlanejamento
Processo deExecução
Processo deControle
Processo deEncerramento
Gerenciamento de projetos
Um projeto é um empreendimento temporário, seguindo a orientação do plano estratégico da empresa, e com o objetivo claro de criar um produto ou serviço bem
delimitado.
67
Ciclo de Vida de um Projeto
Recursos eEsforços
Início
Planejamento
Controle
Execução
Fechamento
Fonte: PMI, 2000
68
Localização do planejamento do projeto no PDP
Melhoria do processo de desenvolvimento de produtosGerenciamento de mudanças de engenhariaProcessos
de apoio
Desenvolvimento
ProjetoDetalhado
ProjetoConceitual
ProjetoInformacional
Lançamentodo Produto
PreparaçãoProdução
PlanejamentoProjeto
PósPréPlanejament
oEstraté
gico dos
Produtos
Descontinuar
Produto
AcompanharProduto/Processo
Gates >>
Processo de Desenvolvimento de Produto
Obter os objetivos estratégicos da organização
Definição - Planejamento tático fabril preliminar
• Trata-se de sumário executivo do projeto, contendo:– a visão do responsável pelo projeto do novo layout (o qual coletou as
informações) das expectativas estratégicas da organização para o novo layout.
• Quando cabível este documento deve incluir todas as informações provenientes do Planejamento Estratégico Fabril.
• Pode incluir também a visão do(s) TIPO(s) DE LAYOUT mais adequados, segundo o ponto de vista da organização (PEN)
A estratégia de operações
• A estratégia é a abordagem ou filosofia dominante que orienta o projeto do sistema de produção ou negócios
• Deve dar uma visão de futuro à fábrica
• Envolve todos os produtos e processos, permeando todas as áreas e aspectos da organização
• A estratégia pode ser explícita ou implícita
Determinação da estratégia
• A determinação da estratégia operacional de uma organização baseia-se em:
– Oportunidades de focalização
– Resumo (ou declaração) da estratégia operacional
O foco da fábrica 1/5
• O projeto de uma fábrica é como qualquer outro projeto de engenharia
– Otimiza o desempenho em algumas dimensões em detrimento de outras
• Uma fábrica que faz muitos produtos rapidamente, para muitos clientes, com qualidade máxima e menor custo não tem foco!
Um negócio raramente tem bom desempenho em mais que duas ou três dimensões-chave
O foco da fábrica 2/5
• No início dos anos 70, Wickham Skinner observou que fábricas grandes, com muitos produtos, normalmente tinham um mau desempenho
– Variedade mais ampla de produtos normalmente resulta em maior variedade de processo (setups, ferramentas, estocagens,...)
– Muitos produtos para diferentes mercados levam a conflitos• Um mercado pode priorizar velocidade de entrega e outro exigir qualidade
ou customização
– Fábricas muito grandes podem ter deseconomias de escala• Maior esforço de coordenação, isolamento de departamentos,
distanciamento dos clientes
O foco da fábrica 3/5
– Fábricas grandes implicam em maiores distâncias de movimentação de materiais
– Fábricas desfocadas têm intensa integração vertical• Exige muito mais domínio técnico, muita burocracia
O foco da fábrica 4/5
• É desejável que as fábricas e instalações de serviços sejam especializadas de alguma maneira
• Assim não serão tão vulneráveis a concorrentes menores e mais especializados que poderão oferecer a um grupo particular de clientes um conjunto melhor de custo, entrega, qualidade e desempenho no atendimento
• Pode haver especialização em alguns modelos de produtos ou em alguns processos de produção
O foco da fábrica 5/5
• Uma fábrica focalizada dedica-se a uma gama mais limitada de produtos, clientes ou processos
• A empresa aborda um mercado mais limitado, mas aborda com eficácia
– O conceito de focalização também se refere a idéia de estabelecer pequenas fábricas focadas no produto (sub-fábricas ou mini-fábricas), dentro de uma fábrica grande
– A sub-fábrica ideal não deveria ter mais de 30 empregados, com gerência própria
Re-focalização: exemplo de Mini-fábricas focadas no produto
• A quantidade e variedade de produtos alocados às mini-fábricas é maior do que no caso das células. Ex: – Reorganização de um setor de estamparia funcional (Silva e Rentes,
ENEGEP 2002)
• Estamparia re-arranjada em mini-fábricas
Re-focalização: exemplo de Mini-fábricas focadas no produto
Foco no produto x Foco no processo
• Mini-fábricas organizadas por produto são marcadamente superiores às organizadas por processo
• Contudo, existem razões para organizar a produção de componentes e subconjuntos por processos e não por produtos:
– Pode haver um desequilíbrio entre a velocidade e capacidadedas operações finais de montagem e a produção de componentes e subconjuntos
– Ex: máquina com capacidade para fabricar 100 componentes por minuto e linha de montagem opera àrazão de 2 unidades por minuto
Foco no produto x Foco no processo
Foco na manutenção
• Na medida do possível, as funções de manutenção deveriam ser descentralizadas– Cada sub-fábrica deve ter um mecânico de manutenção
• Dificuldades de um órgão central de manutenção:
– Tempo despendido pelos operários para atingir o local da avaria, bem como deslocamentos para busca de ferramentas
– Difícil comunicar mudanças nas prioridades de trabalho aos empregados espalhados pelos mais remotos locais da fábrica
Elementos que devem estar presentes no Planejamento tático fabril preliminar
• Missão
• Propósito da instalação, identifica clientes, produtos e processos, questões ambientais e comunitárias
• Processo
• Declara como a organização pretende realizar as principais tarefas de produção
Elementos que devem estar presentes no Planejamento tático fabril preliminar
• Infra-estrutura (não física)
• Sustenta o processo, mas não afeta diretamente o produto (sistemas de programação, treinamento, projeto de máquinas e produtos,...)
• Instalações (infra-estrutura física)
• Prédios, sistemas de utilidades, ruas, docas, expansões