Espacios. Vol. 36 (Nº 15) Año 2015. Pág. 10

Redução do tempo de setup a partir da aplicação dos conceitos de troca rápida de ferramentas: Um estudo de caso

Reducing setup time from the application of the concepts of fast tool change: A case study

Michel Anderson dos Santos ZINTH 1; Felipe Morais MENEZES 2; Fabiano de Lima NUNES 3

Recibido: 11/04/15 • Aprobado: 18/05/2015

Contenido

1. Introdução

2. Fundamentação teórica

3. Metodologia de pesquisa

4. Estudo de caso

5. Considerações finais

Referências

1. Introdução

A redução do tempo de setup é uma oportunidade para as organizações para a otimização de seus de custos em seus processos produtivos. A partir da existência de várias técnicas para melhorar o desempenho de setup, este artigo irá descrever sobre algumas destas técnicas e métodos que são considerados eficazes para reduzir o tempo de setup. De uma forma geral a grande maioria das técnicas tem o objetivo de propor ações com o foco na redução do tempo setup, analisando-se as perdas de tempo que prejudicam o método utilizado atualmente e enfatizando na diminuição destas perdas ou até a eliminação das mesmas para melhorar o resultado operacional e financeiro da empresa.

A Troca Rápida Ferramentas (TRF) é uma técnica que foi desenvolvida para a redução do tempo de setup, criada por Shigeo Shingo. Shingo trabalhou em diversas empresas, atuando diretamente no fluxo das operações e tornando-se um especialista em organização dos fluxos produtivos. Atualmente, o setup na empresa pesquisada é realizado na grande maioria das vezes, somente quando a máquina já está parada. Esta empresa possui em sua produção uma variedade de modelos de máquinas de diferentes tamanhos e características. Assim, esta pesquisa analisou uma destas máquinas que produzem um maior volume e uma determinada variedade de itens, para o desenvolvimento deste artigo.

A crescente necessidade da flexibilidade e a sua adaptação junto aos processos nas organizações em prol da maior velocidade na realização das operações, desde o desenvolvimento de novos produtos até a disponibilização destes produtos junto aos consumidores, gera um cenário de constante preocupação nestas organizações. Este cenário, faz com que as empresas, visem otimizar suas operações com o intuito de atender as demandas do mercado. As reduções do tempo de resposta às estas demandas proporcionam às organizações cobranças cada vez maiores de seus clientes visando um melhor nível de atendimento.  Considerando que o setup é o encerramento de produção ou fabricação de um determinado lote de um produto até o início da produção do lote do produto seguinte (MOURA e BANZATO, 1996), este artigo visa responder a seguinte pergunta de pesquisa: "Como reduzir o tempo de setup através da implantação da Troca Rápida de Ferramentas em uma empresa metalúrgica?"

 Para responder a questão de pesquisa, este artigo tem como objetivo geral avaliar como a TRF pode reduzir o tempo de setup em um torno CNC e seus objetivos específicos são: (a) descrever como é realizado o setup, atualmente na empresa estudada; (b) identificar quais os métodos ou técnicas possíveis a serem utilizados no processo atual da empresa e; (c) propor ações de melhorias e simular o novo tempo de setup.

Além desta introdução, este artigo está estruturado da seguinte forma: a segunda seção trata da fundamentação teórica dos conceitos e elementos componentes da Redução do Tempo de Setup através da implantação da TRF (STRAPASSON e LEITE, 2012; SHINGO, 2011; LIKER, 2008; OHNO, 2007; WOMACK e JONES, 2004). Na terceira seção apresenta-se a metodologia utilizada na pesquisa, na quarta seção apresenta-se o Estudo de Caso e os achados desta pesquisa. Na quinta e última seção são apresentadas as considerações finais deste artigo, com a indicação de sugestões para pesquisas futuras que se ocupem com o tema central desta pesquisa.

2. Fundamentação teórica

2.1. A importância da flexibilização

Cada vez mais as empresas são exigidas em relação ao atendimento de um elevado nível de qualidade nos produtos e serviços oferecidos, objetivando garantir a satisfação dos clientes devido ao ambiente industrial muito competitivo. Para tanto, novas tecnologias surgem e vão exercendo efeitos sobre a vantagem competitiva buscando a redução dos custos. A flexibilidade é uma das características mais idealizadas pelas empresas, à rapidez entre a mudança de produtos a serem fabricados, o aumento da produtividade e a maior qualidade assegurada, tornam-se grandes diferenciações no mercado que requer tamanhos de lotes cada vez menores (STRAPASSON e LEITE, 2012).

Um dos exemplos mais estudados e de grande repercussão para o ambiente organizacional, foi o a Toyota Motor Company, que vivenciou durante o período pós-Segunda Guerra Mundial uma transformação em suas estratégias administrativas que mudaria o conceito de produção do mundo. O Japão vivia uma crise que forçou uma redução geral na indústria que vinha acostumada a seguir o modelo americano de produção com linhas de produção e altos lotes de fabricação para redução dos custos (LIKER, 2005).

O responsável por toda a mudança ocorrida na Toyota foi Taiichi Ohno e seus colaboradores técnicos, inclusive Shigeo Shingo, chegaram à conclusão que o desafio era criar o fluxo continuo na produção de pequenos lotes. Ohno e seus colaboradores chegaram a um fluxo contínuo na produção em baixo volume, aprendendo a trocar rapidamente de ferramentas de um produto para o próximo e dimensionando corretamente as máquinas (WOMACK e JONES, 2004).

Para o pleno entendimento em relação aos desperdícios, faz-se necessário entender que qualquer que seja o tipo de processo principal de uma organização, segundo Shingo (2000) ele é composto por quatro atividades fundamentais, que são:

1. Processamento, que é a transformação de matéria prima para produto acabado, uma mudança física no material ou na sua qualidade (montagem ou desmontagem);
2. Inspeção, que significa a comparação com um padrão estabelecido, uma medição da qualidade do produto;
3. Transporte, que nada mais é do que a movimentação de materiais, mudanças nas suas posições dentro ou fora das empresas;
4. Estocagem, que é o período de tempo durante o qual não ocorre qualquer processamento, inspeção ou transporte; manter ou estocar peças em algum local específico.

2.2 Troca Rápida De Ferramentas (Trf)

A TRF foi desenvolvida por Shigeo Shingo durante a condução de uma pesquisa de melhoria da eficiência em uma planta da Mazda no Japão. Durante a execução destas pesquisas, Shingo percebeu que o setup de qualquer equipamento ou máquina é dividido em setup interno e setup externo, e após esta divisão foi definida todas as ações que cada parte do setup deveria fazer e em que momento deveria ser feito. Shingo reduziu em mais de 50% do tempo total do setup em uma das prensas que realizava suas pesquisas (OHNO, 2007).

O setup é determinado pelo o encerramento de produção ou fabricação de um determinado lote de um produto e início da produção do lote do produto seguinte, este intervalo de tempo é um custo muito significante para as empresas (MOURA e BANZATO, 1996). O tempo de setup normalmente é constituído, segundo Shingo (2011) e que também é a mesma opinião de Moura e Banzato (1996), por quatro grandes funções principais:

1. A preparação da matéria-prima, dispositivos de montagem e acessórios que corresponde na maioria das vezes a 30% do tempo de setup.
2. A fixação e remoção de matrizes e ferramentas na maioria das vezes corresponde a 5% do tempo setup;
3. Centragem e determinação das dimensões das ferramentas correspondem a 15% do tempo setup;
4. Processamentos iniciais e ajustes que são considerados por 50% do tempo setup.

Para diminuir o custo da preparação, a forma necessária é a redução do tempo gasto em setup. Harmon e Peterson (1991) comentam que há três grandes razões para reduzir o tempo do setup:

1. Quando o custo de setup é alto, os lotes de fabricação tendem a ser grandes, aumentando o investimento em estoques;
2. As técnicas mais rápidas e simples de troca de ferramentas diminuem a possibilidade de erros na regulagem dos equipamentos;
3. A redução do tempo de setup resultará em aumento do tempo de operação do equipamento.

Dentro desta compreensão das funções principais do setup ocorrem muitas perdas que são chamadas pelos japoneses de "Muda" que o significado desta palavra é tudo que está relacionado ao desperdício, mais especificamente a toda e qualquer atividade humana que absorva recursos, mas não resulta ou cria valor no final (WOMACK e JONES, 2004). Ainda para estes autores, alguns exemplos de desperdício são a produção de itens que ninguém deseja, acúmulo de mercadorias nos estoques, etapas de processamento que na verdade não são necessárias, movimentação de funcionários e transporte de mercadorias de um lado para o outro sem proposito. Grupos de pessoas em uma atividade posterior que ficam esperando porque uma atividade anterior não foi realizada dentro do prazo, e bens e serviços que não atendem às necessidades dos clientes.

Para Shingo (2000), basicamente todas as operações de setup compreendem uma sequência de passos. Nas operações de setup tradicionais, ocorrem vários tipos de perdas:

1. Produtos acabados são transportados para o estoque ou o próximo lote de matéria-prima é retirado do estoque após o termino do lote anterior e o desligamento da máquina. Uma vez que a máquina está parada durante o transporte, um tempo valioso está sendo perdido;
2. Ferramentas, equipamentos e instrumentos são disponibilizados após o início do setup interno, ou uma peça defeituosa é descoberta somente após a montagem ou as corridas de testes. Como resultado, perde-se tempo removendo a peça da máquina e recomeçando. Tal como com o transporte de matéria-prima ou produtos acabados, as perdas podem ocorrer após o processamento. Os componentes que não são mais necessários são transportados para o estoque de ferramentas enquanto a máquina ainda está parada;
3. A substituição de guias e batentes, uma guia pode ser substituída porque não é precisa suficiente e os reparos não foram realizados; parafusos não são encontrados; um parafuso não serve porque a arruela é muito pequena; ou nenhum calço da espessura correta é encontrado.

A Toyota Motor Company foi responsável pela adoção, implantação e posteriormente seguida como exemplo dos benefícios trazidos pelos conceitos da TRF, que é uma das ferramentas mais importantes do Sistema Toyota de Produção e tem como slogan a produção em pequenos lotes e Troca Rápida de Ferramentais. A Toyota tinha o foco de suas ações na produção enxuta, sem acúmulos de estoques no meio do processo produtivo, desenvolvendo assim o tipo de produção puxada. Para conseguir alcançar os resultados e se ter uma produção sincronizada, reduzindo os tamanhos dos lotes, serão necessárias trocas rápidas de prensas de matriz (OHNO, 2007).

Com a utilização dos métodos associados com as técnicas conceituais da TRF é possível à simplificação das preparações, e com isto se minimiza a possibilidade da existência de erros na regulagem de ferramentas e instrumentos. Isto se traduz na ocorrência da redução da variabilidade do sistema relativo às preparações de máquinas.

A implantação da TRF conduz a melhoria do setup de forma progressiva, passando por alguns estágios. Conforme a metodologia proposta por Black (1998) a redução do tempo de setup consiste em aplicar um estudo de tempos e movimentos para a solução deste problema. Para a implantação de sua metodologia, Black divide os passos a serem seguidos em sete etapas a seguir:

1. Diagnosticar a situação vigente (através de estudos de tempos e movimentos);
2. Separação do setup interno do externo;
3. Migração de atividades para o setup externo
4. Racionalização das atividades internas;
5. Análise dos métodos utilizados;
6. Padronização e eliminação de ajustes;
7. Eliminação do setup quando possível.

Já para Shingo (2011) existem quatro grandes estágios e estes estágios são responsáveis pelas análises das condições atuais do setup e diagnosticar melhorias. O primeiro estágio que é chamado de preliminar, não é feito nenhuma distinção entre as partes externas e internas do setup, o que aumenta o tempo de preparação consideravelmente.

No segundo estágio se tem a separação do setup interno de externo, que conceitualmente são definidos como setup interno sendo todas as operações que só podem ser executadas quando a máquina está parada e setup externo como todas as operações e atividades que devem ser concluídas enquanto a máquina está em funcionamento (SHINGO, 2011).

Algumas das tarefas que devem ser realizadas enquanto a máquina está trabalhando podem ser conferidas através das técnicas mostradas a seguir que são efetivas na garantia de alcançar este objetivo (SHINGO, 2000):

1. Utilização de um check-list;
2. Verificações das condições de funcionamento dos equipamentos ou ferramentas necessárias;
3. Melhoria no transporte de matrizes e de outros componentes.

Em um terceiro estágio, considerando que já foram separadas e definidas de forma concreta o setup interno de externo, é analisada a possibilidade de converter o máximo de atividades do setup interno para externo. Para realizar esta conversão é necessário ter duas noções muito importantes, uma é que se deve analisar se alguma atividade não foi definida erroneamente como interna e a outra é de encontrar meios para fazer a conversão de interno para externo (SHINGO, 2011).

O primeiro passo para a conversão das operações de setup segundo Shingo (2000) é preparar as condições operacionais antecipadamente como os exemplos abaixo:

1. Preaquecimento de matrizes em uma grande máquina injetora de plástico;
2. Padronização de funções, tamanhos, ferramentas e componentes de máquinas;
3. Utilização de guias de centralização para fixação de dispositivos.

No quarto estágio vem em prática a racionalização de todos os aspectos da operação de setup, melhorias que podem continuar fazendo analisando novamente o setup como um todo. Segundo Shingo (2000) ainda irão aparecer muitas oportunidades de melhorias sempre levando em consideração a eliminação dos ajustes e a linearização dos métodos de fixação.

Melhorias radicais nas operações de setup externo (melhorias em armazenamento e movimentação de componentes e ferramentas com equipamentos avançados), e nas operações de setup interno (operações em paralelo, uso de fixadores de uma volta, fixadores funcionais e mecanização).

Através dos resultados que a TRF consegue trazer para as empresas fica muito claro que o grande objetivo de todo o desenvolvimento destas técnicas é a simplificação do setup, como comentado por Fogliatto e Fagundes (2003, p. 164) que "o objetivo da TRF é a redução e a simplificação do setup, por meio da redução ou eliminação das perdas relacionadas à operação de setup".

Com a implantação de todas as técnicas e conceitos desenvolvidos através da TRF ainda segundo Shingo (2000), consegue-se chegar a um resultado significativo evidenciado com o surgimento dos efeitos abaixo:

1. Tempo economizado por meio da aplicação das técnicas de TRF;
2. Produção sem estoques;
3. Aumento das taxas de utilização de máquinas e de capacidade produtiva;
4. Eliminação de erros de setup;
5. Qualidade melhorada;
6. Maior segurança;
7. Tempo de setup reduzido;
8. Menores despesas;
9. Preferência do operador;
10. Menor exigência de qualificação;
11. Tempo de produção reduzido;
12. Aumento da flexibilidade de produção;
13. Eliminação de paradigmas conceituais;
14. Novas atitudes;
15. Métodos de produção revolucionados.

Para Mondem (1983) a proposta metodológica para redução do tempo de setup baseia-se em um modelo que segue o mesmo princípio abordado por Shingo, que diferencia as técnicas e estratégias de implantação. A TRF é definida por Modem em três estratégias e seis técnicas. Este autor elenca a significância da diferenciação entre preparação interna e externa para a realização do TRF, seguida  da eliminação dos ajustes, que consomem em média 60% do tempo total do setup interno. A busca pela padronização das ferramentas é o terceiro passo, através da intercambialidade de ferramentas, o que diferencia sua proposta relacionando com a de Shingo (2000). Para Monden (1983), as seis principais técnicas para conseguir desenvolver melhorias são:

1. A padronização de função e conversão de setup interno em externo;
2. Padronização das peças necessárias do equipamento;
3. Utilização de fixadores rápidos;
4. Utilização de ferramenta de fixação suplementar;
5. Operações paralelas;
6. Mecanização.

Os resultados e benefícios que a implantação do sistema de TRF, suas técnicas e métodos, para reduzir ou até mesmo eliminarem os desperdícios de tempo nas etapas de processamento nas empresas podem continuamente em cada estágio conceitual ser melhorado, trazendo com isto mais benefícios (SHINGO, 2000). De acordo com Soares e Nunes (2015) a aplicação de ferramentas de forma isolada não gera resultados, estes são obtidos através do aperfeiçoamento e da utilização conjunta destas.

2.3 Padronização

Uma das primeiras empresas a estabelecer uma padronização rígida em seus processos foi a gigante Ford Motor Company em suas linhas de montagem, que moldou esta padronização em função da visão e necessidade do seu presidente Henry Ford. A padronização é fundamental para alcançar um melhor resultado nas atividades das empresas em geral, Wanzeler, Ferreira e Santos (2010) afirmam que em um mercado altamente competitivo, a padronização de processos se apresenta como uma estratégia eficaz de se organizar e gerenciar as atividades das organizações de modo que agreguem valor ao resultado final.

A Ford Motor Company com seu sistema de produção em massa, fabricando um único modelo de automóvel e padronizando todas as tarefas rigidamente conseguiu reduzir de forma muito significativa os custos de produção. Este tipo de sistema até hoje é considerado de forma consensual como a que tem maior efeito sobre a redução de custos.  O maior efeito na redução de custos é demonstrado continuamente pela indústria automotiva americana através da produção em massa planejada (OHNO, 2007).

Outra grande influência sobre a importância da padronização nas empresas foi à filosofia e metodologia do serviço militar americano, que tem um programa que é denominado Training Within Industry (TWI). Este programa foi criado para aumentar a produção para apoio das forças aliadas dos americanos durante a Segunda Guerra Mundial. Basicamente este programa se baseava em aprender métodos de engenharia industrial através da prática, aplicando estes métodos na fábrica acreditando na crença de que o trabalho padronizado com o esforço cooperativo do trabalhador e do supervisor traria um resultado muito melhor do que apenas sendo desenvolvido pela engenharia e aplicado posteriormente na fábrica (LIKER, 2005).

Ainda para este autor, O sistema de desenvolvimento de produtos da Toyota foi profundamente estudado por Liker e seus colegas, que acabaram por descobrir que a base do trabalho de equipe eficiente é a padronização que promove, através do ensino aos funcionários sobre a terminologia, habilidades e regras semelhantes. Os padrões de desenvolvimento de produto são passados através de treinamento aos engenheiros desde os momentos em que são contratados, aprender estes padrões faz parte do regime de treinamento que é semelhante ao "aprender fazendo".

A padronização seguida pela Toyota trouxe uma grande vantagem que é o aumento da qualidade. Quando são seguidos todos os procedimentos padrões a chance de acontecer algum erro diminui consideravelmente no processamento de um produto, alcançando assim um melhor resultado quanto à qualidade e aos custos de fabricação.

3. Metodologia de pesquisa

Para a execução deste trabalho foram adotadas ações, visando atingir os resultados propostos. Este trabalho é de natureza aplicada, quanto aos fins e objetivos este trabalho pode ser classificado como uma pesquisa descritiva e exploratória. Sobre os procedimentos, este trabalho aplicou a pesquisa bibliográfica que utiliza os materiais já publicados em formas de escrita em livros ou eletrônica na internet atentando para a veracidade das informações. O meio escolhido é o estudo de caso que está voltado para a aplicação prática e imediata dos conhecimentos, consiste na coleta e análise das informações a fim de estudar aspectos envolvendo a TRF. O estudo de caso utiliza um profundo e exaustivo estudo que permitam o amplo e detalhado conhecimento do objeto de pesquisa (YIN, 2001).

A abordagem do problema foi feita através de uma forma qualitativa, onde o ambiente natural é a fonte para a coleta dos dados. Os dados são analisados de forma indutiva pelos pesquisadores. Sobre a abordagem qualitativa Prodanov e Freitas (2013) fala que a pesquisa tem o ambiente como fonte direta dos dados e o pesquisador mantém contato direto com o ambiente e o objeto de estudo em questão.  As questões são estudadas no ambiente em que elas se apresentam sem qualquer manipulação intencional do pesquisador. Quanto ao método de trabalho, foi seguido conforme pode ser visto na Figura 1.

Figura 1 – Fluxograma de implantação

Fonte: Elaborado pelos autores

A empresa em que foi realizada esta pesquisa, por motivos de confidencialidade, não autorizou a divulgação do seu nome ou razão social.

4. Estudo de caso

Neste capitulo será abordada a apresentação da empresa e breve relato de sua história, bem como a análise dos tempos de setup e as propostas de melhorias.

A empresa em que foi realizado este estudo de caso foi fundada em 1989 com a finalidade de atuar no ramo de usinagem de peças mecânicas e conjuntos soldados. O principal mercado atendido desde a fundação da empresa foi o de máquinas e implementos agrícolas, sendo fabricado na sua grande maioria peças e componentes para tratores e colheitadeiras. Por ter os seus principais clientes atuando na fabricação de máquinas para o mercado agrícola, a demanda de produção ficou dependente de uma0 próspera safra e boas vendas de máquinas para aumentar os pedidos do principal mercado atendido pela empresa.

Quanto à capacidade atual de produção a empresa produz por mês uma média de duzentos itens diferentes, modelos de peças com dimensões e formatos variados. Sendo que as quantidades são definidas de acordo com a solicitação de cada pedido dos clientes, e que um dos seus maiores clientes costuma fazer frequentemente incrementos de pedidos que na maioria das vezes são com curtos prazos e datas de entregas. Para atender a demanda de itens e pedidos, a empresa dispõe quanto à tecnologia no seu setor de produção as seguintes máquinas:

1. Dois centros de torneamento CNC;
2. Três tornos CNC com ferramenta acionada;
3. Oito tornos CNC;
4. Três tornos automático CNC;
5. Três centros de usinagem CNC;
6. Uma retifica cilíndrica CNC;
7. Uma retifica plana;
8. Uma máquina de solda MIG;
9. Uma máquina de solda TIG.

A estrutura referente ao setor da produção que demonstra como o setor está inserido é visualizada na Figura 2.

Figura 2 – Estrutura organizacional

Fonte: Autores adaptado da empresa estudada

Como se pode perceber a empresa possui uma variedade de modelos e tipos de máquinas que ocasionam uma complexidade quanto à criação de padronização nas operações de um modo geral.

 4.1 O Setup Atual

Sobre o setup, é executada uma média de seis preparações por dia somente em tornos CNC na empresa. Atualmente os setups realizados na empresa não possuem, de forma atuante, nenhuma técnica para melhoria ou redução de tempo. O setup é completamente realizado, na maioria das vezes, quando a máquina já está parada e sem o setup externo realizado antecipadamente.

O responsável pelo setup na empresa é o preparador, que precisa realizar as atividades desde a busca das ferramentas no almoxarifado, registrar no sistema utilizado pela empresa o início de setup no computador da fábrica, montagem das ferramentas nos suportes e buchas de redução, montagem das ferramentas e dispositivos na máquina, busca dos instrumentos para medição do item, execução e correção da primeira peça conforme as especificações do desenho de fabricação. Após ter efetuado todas estas atividades o preparador leva a peça conforme o desenho para liberação de setup pelo setor da qualidade, onde um inspetor da qualidade vai fazer a conferência das dimensões da peça para depois aprovar e liberar a máquina para fazer a fabricação do novo lote. O fluxograma da realização do setup atualmente na empresa pode ser observado conforme a Figura 3.

Figura 3 – Fluxograma do setup

Fonte: Dados da empresa

Foi criado recentemente na empresa o setor de preset que deveria ter como funções verificação de qual item será fabricado após o término do lote atual, através do cronograma que é fornecido pelo setor de PCP. Analisar se todas as ferramentas necessárias para executar o setup do novo item estão à disposição e em condições de uso, verificar se todos os instrumentos de medição necessários para a fabricação do novo item estão à disposição e a execução da montagem do kit com todas as ferramentas que serão utilizadas para realização do setup das máquinas antes da parada da máquina. Porém devido a vários fatores nem sempre o kit é feito ou então não está atualizado.

Como a grande maioria das máquinas são tornos CNC de modelos diferentes, todos têm suas particularidades, o que dificulta bastante à padronização. O tempo médio atingido atualmente para realização do setup na empresa é de quatro horas, este dado foi encontrado através de uma planilha de acompanhamento do setup na inspeção da qualidade, onde é anotado o horário em que o preparador entrega o setup para o setor da qualidade fazer a liberação. A planilha de acompanhamento de inspeção pode ser observada conforme a Figura 4.

Figura 4 – Planilha de acompanhamento do setup

Fonte: Dados da empresa

Após ser liberado o setup pelo setor da qualidade é utilizado o computador localizado no setor da qualidade para encerrar o setup no sistema da empresa, levada a peça até a máquina onde foi preparada sinalizando a máquina com um triangulo verde que indica visualmente a liberação para a produção do novo lote de produção.

Pelo fato de não ser realizado o setup externo, acontece com frequência de ser preparada a máquina e quando o preparador vai até o setor da qualidade buscar os instrumentos para a medição do item, não é encontrado algum instrumento porque foi reprovado ou está sendo calibrado fora da empresa. Na Figura 5 é visualizado como é a solicitação de material ao almoxarifado.

Figura 5 – Material solicitado ao almoxarifado

Fonte: Dados da empresa (2015)

Como a sala destinada para a área de preset não possui espaço suficiente para armazenar todo o tipo de material que é necessário para a realização do setup externo, o preparador tem que solicitar ao almoxarifado muitas das ferramentas que irá precisar, causando assim um tempo de espera até que o responsável do almoxarifado consiga reunir e entregar todas as ferramentas ao preparador.

Outra dificuldade que foi encontrada é pelo fato de não se ter todos os locais identificados e separados dentro da área de preset, o que eleva o tempo de procura e montagem do kit. A procura pelos dispositivos é um desperdício que pode ser evitado.

Os dispositivos e ferramentas ficam alocados em caixas e por baixo das bancadas que tem dentro da sala, o que ocasiona em um tempo maior de procura pelos dispositivos e seus componentes. O mesmo dispositivo pode ser colocado em vários locais dependendo de quantas vezes foi utilizado no período. O material sem identificação no preset pode ser visto conforme a Figura 6.

Figura 6 – Material sem identificação em caixas

Fonte: Dados da empresa

Ainda dentro da sala de preset o preparador deve encontrar o material que é solicitado no roteiro do novo item e montá-lo de acordo com as características e condições da máquina que será processado o item, como pode ser visto nas Figuras 6 e 7 a falta de identificação e organização dificulta bastante esta tarefa. Como a maioria dos itens que são fabricados podem ser produzidos em quase todas as máquinas, o mesmo item que foi produzido hoje em uma máquina pode ser produzido amanhã em outra máquina diferente, acaba sendo alterado algum tipo de ferramental ou dispositivo, elevando mais ainda o tempo de montagem do kit.

Figura 7 – Material sem identificação na bancada

Fonte: Dados da empresa

Apesar de a empresa possuir vários modelos de máquinas, a máquina escolhida foi a M-08 em função de pertencer ao mesmo conjunto de três máquinas que utilizam ferramentas acionadas, foi analisado o setup e realizado o estudo de caso através desta máquina. Este conjunto de máquinas tem o um alto grau de importância para a organização pelo fato de que são responsáveis por produzirem em torno de 50% dos vários modelos de itens que a empresa produz durante os meses.

Nesta escolha de qual máquina seria a realização deste trabalho também foi levado em consideração que este estudo pode ser estendido sem grandes alterações para as demais máquinas da empresa, mais especificamente os tornos CNC, que trabalham com o mesmo modelo de alimentadores de barra sem que fique prejudicado o resultado esperado pela implantação da TRF. A Figura 8 indica de forma visual as ferramentas acionadas da máquina M-08.

Figura 8 – Ferramentas acionadas da máquina M-08

Fonte: Autores

As ferramentas acionadas da máquina M-08 são acessórios comprados separados da máquina e tem a função de executar as etapas de furações transversais e fresados que antes teriam que ser feitos em outra máquina.

Este tipo de acessório proporciona uma redução no tempo total de fabricação dos itens além de evitar possíveis falhas causadas pelas operações secundárias, melhorando assim a qualidade do produto em conjunto com o custo de fabricação que está diretamente ligado ao tempo de processamento. Na Figura 9 é indicado como é o alimentador de barras da máquina M-08.

 Figura 9 – Alimentador de barras da máquina M-08

Fonte: Autores

O alimentador de barras da máquina M-08 utiliza barras de um metro de comprimento, sendo que todas as peças que são fabricadas nesta máquina precisam ser serradas neste comprimento, ou então já ter sido comprada neste comprimento. Também não é necessária à troca ou mudança de algum componente do alimentador para trabalhar com barras de diferentes diâmetros. A máquina M-08 pode ser visualizada na Figura 10.

Figura 10 – Máquina M-08

Fonte: Autores

O modelo da máquina M-08 permite a usinagem de peças com até 60 milímetros de diâmetro, o que proporciona uma variedade maior de peças da qual a máquina é capaz de fabricar. Como a fixação das ferramentas na torre da máquina já é com encaixe rápido, utilizando o estilo europeu com a utilização de VDI como porta ferramentas, a máquina já permite um trabalho com chances de resultados mais significativos. O VDI pode ser visto conforme a Figura 11.

Figura 11 – Porta ferramentas tipo VDI

Fonte: Sanches Blanes (2015)

Este tipo de fixação é o mesmo encontrado nas demais máquinas com ferramenta acionada. O estilo de fixação europeu por VDI é utilizado para fixar suportes com o corpo quadrado de 20 milímetros.

Para a realização da preparação da máquina M-08 é necessário à utilização de um tubo de redução para passagem do material por dentro do eixo árvore da máquina até a pinça de fixação do material, com a função de minimizar as vibrações das barras. O tubo pode ser já na medida correta para a passagem do material ou então é necessária à utilização de um tubo com buchas de redução e espaçadores dentro para evitar as vibrações do material enquanto estiver sendo usinado.

4.2 Análise dos tempos do SETUP

Foi acompanhada a execução do setup na máquina M-08 e foram levantadas todas as etapas e operações existentes no setup, os tempos de cada operação e de que forma foi realizada, interna ou externamente, conforme o Quadro 1.

Quadro 1 – Dados do setup na M-08

Fonte:  Autores

Para executar as operações e os tempos realizados no setup da máquina M-08 se levou um total de 3 horas 29 minutos e 39 segundos para ser executado somando todas as operações internas e externas.

Levando em consideração o tempo de setup conceitual, o tempo foi de 3 horas 28 minutos e 34 segundos. Com estes dados foi possível perceber que as operações que mais consomem tempo no setup da máquina M-08 são a liberação do setup pelo setor da qualidade, a busca de ferramentas e dispositivos no almoxarifado e no preset, remoção das ferramentas e dispositivos da máquina, e a fixação das ferramentas e dispositivos do novo item. A Figura 12, explicita a separação do tempo das operações.

Figura 12 – Dados do setup na M-08

Fonte: Autores

A divisão do tempo das operações realizadas no setup da máquina M-08 separando pelas quatro grandes funções descritas por Shingo (2011) e Moura e Banzato são interpretadas de uma forma mais visual no Gráfico 1, onde é mais fácil de entender a proporção do tempo de cada operação em relação ao tempo total do setup.

4.3 Propostas De Melhorias

Aplicando os conceitos descritos pelos autores descritos neste trabalho foi feito um diagnóstico preliminar do setup atual conforme Black (1998) e Shingo (2011) comentam como sendo o primeiro passo para a redução do tempo de setup.

Ainda seguindo os conceitos de Black (1998) e Shingo (2011) foi sugerida a separação do setup externo e interno, definindo que as operações separadas como externas sejam feitas ainda enquanto a máquina está processando o lote anterior. As operações que foram separadas como setup externo foram:

1. Consulta do cronograma de OF;
2. Busca das ferramentas e dispositivos;
3. Montagem das ferramentas;
4. Busca de instrumentos.

Somando os tempos de todas estas operações conforme foram descritas na Tabela 1 é reduzido 38 minutos e 43 segundos do tempo total de preparação, o que corresponde a 18,5% de redução.

Para o terceiro passo que corresponde à conversão do setup interno em externo, como proposto por Shingo (2011) anteriormente, foi elaborado em cima da operação de troca do tubo de redução do eixo árvore da máquina, propondo a compra de mais um tubo de redução para que sejam montadas as buchas de redução dentro do setup externo e deixando apenas a operação com a troca do tubo.

Outra proposta, é que algumas ferramentas sejam deixadas na máquina padronizando as ferramentas de uso geral para a usinagem das peças como a ferramenta de corte, a ferramenta de desbaste e a ferramenta de acabamento. Conforme Shingo (2000) comenta sobre as oportunidades de melhorias dos métodos de fixação. Isto diminuirá o tempo das seguintes operações:

1. Fixação das ferramentas;
2. Remoção das ferramentas;
3. Zeramento das ferramentas;
4. Tempo de correções e ajustes.

Após analisar novamente as oportunidades de melhorias quanto à redução de tempo do setup foi sugerido que a liberação e a aprovação sejam feitas pelo próprio preparador, diminuindo expressivamente o tempo destas operações.

As novas separações de setup externo e interno bem como os novos tempos das operações podem ser vistos no Quadro 2. A redução de 2 horas e 54 minutos é o resultado da conversão de setup interno em externo.

Quadro 2 – Dados do setup na M-08 após as melhorias

Fonte: Autores

Com a implantação de todas as melhorias propostas, utilizando o tempo de setup anterior de 3 horas 28 minutos e 34 segundos diminuindo o novo tempo de 35 minutos e 39 segundos somente das operações internas, foi atingido uma redução de 82,9% no tempo de setup.

5. Considerações finais

O objetivo geral deste trabalho é de avaliar como a TRF pode reduzir o tempo de setup, quanto aos objetivos específicos, é descrito o setup atual da empresa e a identificação dos métodos utilizados no processo atual da empresa. As ações propostas e a simulação do novo tempo de setup foram realizadas a partir do Estudo de Caso.

Como resultados evidenciou-se resultados observados no Estudo de Caso uma redução no tempo de setup do equipamento estudado na ordem de 82,9%.

Os fatores que dificultaram a realização deste trabalho foram o fato de não existir indicadores na empresa que pudessem enriquecer as análises feitas durante a execução do trabalho e a dificuldade de compreensão da importância deste assunto dos colaboradores da empresa.

 Como sugestão para trabalhos futuros indica-se para a implantação dos métodos e técnicas da TRF na parte de centros de usinagem CNC utilizados na indústria para fabricação de peças com alto valor agregado e com utilização de dispositivos que podem ser feitos trabalhos de padronização e técnicas para o setup ser ainda menor.

Referências

ANTUNES, J. et al. Sistemas de Produção: conceitos e práticas para projeto e gestão da produção enxuta, Porto Alegre, RS: Bookmam, 2008.

BLACK, J.T. O Projeto da Fábrica com Futuro, Porto Alegre, RS: Bookman, 1998.

BLANES, Sanches. Suportes VDI (fixo) para tornos CNC, Site. Disponível em: http://www.sanchesblanes.com.br/sessaoN2.php?cat=10&sub=34. Acesso em: 18 out. 2014.

FOGLIATTO, F. FAGUNDES, P. Troca Rápida de Ferramentas: Proposta metodológica e estudo de caso, Porto Alegre, RS: Gestão e Produção, 2003.

HARMON, R. L.; PETERSON, L. D. Reinventando a Fábrica: conceitos modernos de produtividade aplicados na prática, Rio de Janeiro, RJ: Campus, 1991.

LIKER, J. O Modelo Toyota: 14 princípios de gestão do maior fabricante do mundo, Porto Alegre, RS: Bookmam, 2005.

__________. O Talento Toyota: o modelo Toyota aplicado ao desenvolvimento de pessoas, Porto Alegre, RS: Bookmam, 2008.

MONDEM, Y. O Sistema Toyota de Produção. São Paulo, SP: Imam, 1983.

MOURA, R.; BANZATO, E. Redução do Tempo de Setup: Troca rápida de ferramentas e ajustes de máquinas, São Paulo, SP: Imam, 1996.

OHNO, T. O Sistema Toyota de Produção: Além da produção em larga escala, Porto Alegre, RS: Bookmam, 2007.

PRODANOV, C.; FREITAS, E. Metodologia do Trabalho Científico [recurso eletrônico]: Métodos e técnicas da pesquisa e do trabalho acadêmico, Novo Hamburgo, RS: Feevale, 2013. Site. Disponível em: http://www.feevale.br. Acesso em : 13 de set. 2014.

SHINGO, S. Sistema Toyota de Produção: Do ponto de vista da engenharia de produção, [2. Ed.] Porto Alegre, RS: Bookman, 2011.

___________ Sistema de Troca Rápida de Ferramenta: Uma revolução nos sistemas produtivos, Porto Alegre, RS: Bookman, 2000.

SOARES, E.; NUNES, F.N. Aplicabilidade da Engenharia simultânea orientada pela Corrente Crítica no desenvolvimento de projetos de molde de injeção. Revista Espacios Caracas, v.36, n.8, 2015.

STRAPASSON, M. ; LEITE, H.  Troca Rápida de Ferramenta: Estudo de caso em uma indústria do setor metal mecânico, Bento Gonçalves, RS: XXXII Encontro Nacional de Engenharia de Produção - ENEGEP, 2012.

YIN, R. K. Estudo de Caso: Planejamento e métodos, Porto Alegre, RS: Bookmam, 2001.

WANZELER, M. S.; FERREIRA, L. M. L.; SANTOS, Y. B. I. Padronização de Processos em uma Empresa do Setor Moveleiro: Um estudo de caso, São Carlos, SP: XXX Encontro Nacional de Engenharia de Produção - ENEGEP, 2010.

WOMACK, J. P.; JONES, D. T. A Mentalidade Enxuta nas Empresas Lean Thinking: Elimine o desperdício e crie riqueza, Rio de Janeiro, RJ: Elsevier, 2004.

1.Graduado em Tecnologia em Gestão da Produção Industrial na Universidade Feevale. E-mail: michel.zinth@gmail.com;

2. Mestre em Engenharia de Produção e Sistemas e Professor da Universidade Feevale. E- mail: felipemenezes@feevele.br;

3. Mestre em Engenharia de Produção e Sistemas e Professor na Universidade Feevale. E-mail: fabianonunes@feevale.br.