Gestão da produção, Notas de estudo de Engenharia de Produção

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Alexandre Miguel Ramos Pereira Nº 20086381

ENGENHARIA

PRODUÇÃO

INDUSTRIAL

GESTÃO DA PRODUÇÃO

• O que é o Sistema de Produção Toyota - TPS.................................................................. Índice
• Origens do Sistema de Produção Toyota...........................................................................
• Princípios Fundamentais do Sistema de Produção Toyota
• Perda por Superprodução
  • Perda por Superprodução por Quantidade
  • Perda por Superprodução por Antecipação
• Perda por Espera
  • Perda por Espera no Processo...............................................................................................
  • Perda por Espera do Lote.
  • Perda por Espera do Operador..............................................................................................
• Perda por Transporte............................................................................................................
• Perda no Próprio Processamento
• Perda por Stock.....................................................................................................................
• Perda por Movimentação
• Perda por Fabricação de Produtos Defeituosos
• Os Pilares de Sustentação do Sistema Toyota de Produção:
• JIT e Jidoka
• Just-In-Time
• A Separação entre a Máquina e o Homem
• Poka-Yoke
• Operações Padronizadas...................................................................................................
• Heijunka – Nivelamento da Produção...............................................................................
• Kaizen: Melhoria Contínua
• Estabilidade
• Conclusão
• Bibliografia

Com o final da II Grande Guerra em 1945, a Toyota retomou os seus planos de tornar-se uma produtora automobilística. Mas em comparação com os grandes rivais americanos, na época, a produtividade dos trabalhadores japoneses era aproximadamente dez vezes inferior à produtividade dos americanos. Esta constatação chamou a atenção para a única explicação razoável. A diferença de produtividade só poderia ser explicada pela existência de perdas no sistema de produção japonês. A partir daí, deu-se a estruturação de um processo sistemático de identificação e eliminação das perdas. O facto da produtividade americana ser tão superior à japonesa serviu para motivar os japoneses a alcançar a indústria americana, o que de facto aconteceu anos mais tarde. O sucesso do sistema de produção em massa da Ford inspirou diversas iniciativas em todo o mundo. A Toyota Motor Co. tentou por vários anos, sem sucesso, reproduzir a organização e os resultados obtidos nas linhas de produção da Ford. Em 1956 o então engenheiro-chefe da Toyota, Taiichi Ohno, na sua primeira visita às fábricas da Ford, percebeu que a produção em massa precisava de ajustes e melhorias de forma a ser aplicada num mercado discreto como era o caso do mercado japonês. Ohno notou que os trabalhadores eram subutilizados, as tarefas eram repetitivas além de não agregar valor, existia uma forte divisão (projecto e execução) do trabalho, a qualidade era negligenciada ao longo do processo de fabricação e existiam grandes stocks intermediários. A Toyota começou a receber o reconhecimento mundial a partir da crise do petróleo de 1973; ano em que o aumento vertiginoso do preço do barril de petróleo afectou profundamente toda a economia mundial. Milhares de empresas que sucumbiam ou enfrentavam pesados prejuízos, a Toyota Motor Co. emergia como uma das pouquíssimas empresas a escaparem praticamente ilesas dos efeitos da crise. Tal “fenómeno” despertou a curiosidade de organizações no mundo inteiro para saberem qual o segredo da Toyota!

Princípios Fundamentais do Sistema de Produção Toyota

Na verdade, a filosofia do Sistema de Produção Toyota é a procura e eliminação de toda e qualquer perda. É o que na Toyota se conhece como “princípio do não-custo”. Este princípio baseia-se na crença de que a tradicional equação Custo  Lucro = Preço deve ser substituída por Preço – Custo = Lucro.

Segundo a lógica tradicional, o preço era imposto ao mercado como resultado de um dado custo de fabricação somado a uma margem de lucro pretendida. Desta forma, era permitido ao fornecedor transferir ao cliente os custos adicionais decorrentes da eventual ineficiência de seus processos de produção. Com o aumento da concorrência e o surgimento de consumidores mais exigentes, o preço passa a ser determinado pelo mercado. Sendo assim, a única forma de aumentar ou manter o lucro é através da redução dos custos. Na Toyota, a redução dos custos através da eliminação das perdas passa por uma análise detalhada da cadeia de valor, isto é, a sequência de processos pela qual passa o material, desde o estágio de matéria-prima até ser transformado em produto acabado. O processo sistemático de identificação e eliminação das perdas passa ainda pela análise das operações, salientando na identificação dos componentes do trabalho que não adicionam valor. Na linguagem da engenharia industrial consagrada pela Toyota, perdas ( MUDA em japonês) são actividades completamente desnecessárias que geram custo, não agregam valor e que devem ser imediatamente eliminadas. Ohno, o grande mentor do Sistema de Produção Toyota, propôs que as perdas presentes no sistema produtivo fossem classificadas em sete grandes grupos, a saber:  Perda por superprodução (quantidade e antecipada);  Perda por espera;  Perda por transporte;  Perda no próprio processamento;  Perda por stock;  Perda por movimentação;  Perda por fabricação de produtos defeituosos.

Perda por Superprodução

De todas as sete perdas, a perda por superprodução é a mais prejudicial. Ela tem a propriedade de esconder as outras perdas e é a mais difícil de ser eliminada. Existem dois tipos de perdas por superprodução:  Perda por produzir demais (superprodução por quantidade)  Perda por produzir antecipadamente (superprodução por antecipação) Perda por Superprodução por Quantidade: é a perda por produzir além do volume programado ou requerido (sobram peças/produtos). Este tipo de perda está

Perda por Espera do Operador: preguiça gerada quando o operador é forçado a permanecer junto à máquina, de forma a acompanhar/monitorar o processamento do início ao fim, ou devido ao desfasamento de operações.

Perda por Transporte

O transporte é uma actividade que não agrega valor, e como tal, pode ser encarado como perda que deve ser minimizada. A optimização do transporte é, no limite, a sua completa eliminação. A eliminação ou redução do transporte deve ser encarada como uma das prioridades no esforço de redução de custos pois, em geral, o transporte ocupa 45% do tempo total de fabricação de um item. As melhorias mais significativas em termos de redução das perdas por transporte são aquelas aplicadas ao processo de transporte, obtidas através de alterações de layout que dispensem ou eliminem as movimentações de material. Somente após esgotadas as possibilidades de melhorias no processo é que, então, as melhorias nas operações de transporte são introduzidas. É o caso da aplicação de esteiras rolantes, transportadores aéreos, braços mecânicos, talhas, pontes rolantes, etc.

Perda no Próprio Processamento

São parcelas do processamento que poderiam ser eliminadas sem afectar as características e funções básicas do produto/serviço. Podem ainda ser classificadas como perdas no próprio processamento situações em que o desempenho do processo encontra-se aquém da condição ideal. Exemplos: a baixa velocidade de corte de um torno por força de problemas de ajuste de máquina ou manutenção; o número de figuras estampadas em uma chapa metálica menor do que o máximo possível devido a um projecto inadequado de aproveitamento de material.

Perda por Stock

É a perda sob a forma de stock de matéria-prima, material em processamento e produto acabado. Uma grande barreira ao combate às perdas por stock é a

“vantagem” que os stocks proporcionam de aliviar os problemas de sincronia entre os processos. No ocidente, os stocks são encarados como um “mal necessário”. O Sistema de Produção Toyota utiliza a estratégia de diminuição progressiva dos stocks intermediários como uma forma de identificar outros problemas no sistema, escondidos por trás dos stocks.

Perda por Movimentação

As perdas por movimentação relacionam-se aos movimentos desnecessários realizados pelos operadores na execução de uma operação. Este tipo de perda pode ser eliminado através de melhorias baseadas no estudo de tempos e movimentos. Tipicamente, “a introdução de melhorias como resultado do estudo dos movimentos pode reduzir os tempos de operação em 10 a 20%”. A racionalização dos movimentos nas operações é obtida também através da mecanização de operações, transferindo para a máquina actividades manuais realizadas pelo operador. Contudo a introdução de melhorias nas operações via mecanização é recomendada somente após terem sido esgotadas todas as possibilidades de melhorias na movimentação do operário e eventuais mudanças nas rotinas das operações.

Perda por Fabricação de Produtos Defeituosos

A perda por fabricação de produtos defeituosos é o resultado da geração de produtos que apresentem alguma de suas características de qualidade fora de uma especificação ou padrão estabelecido e que por esta razão não satisfaçam a requisitos de uso. No Sistema Toyota de Produção, a eliminação das perdas por fabricação de produtos defeituosos depende da aplicação sistemática de métodos de controlo na fonte, ou seja, junto à causa principal do defeito.

Just-In-Time

A expressão em inglês "Just-In-Time" foi adoptada pelos japoneses, mas não se consegue precisar a partir de quando começou a ser utilizada. Fala-se do surgimento da expressão na indústria naval, sendo incorporada, logo a seguir, pelas indústrias montadoras. Portanto, já seria um termo conhecido e amplamente utilizado nas indústrias antes das publicações que notabilizaram o JIT como um desenvolvimento da Toyota Motor Co. No entanto, Ohno afirma que o conceito JIT surgiu da ideia de Kiichiro Toyoda de que, numa indústria como a automobilística, o ideal seria ter todas as peças ao lado das linhas de montagem no momento exacto de sua utilização. Just-In-Time significa que cada processo deve ser suprido com os itens certos, no momento certo, na quantidade certa e no local certo. O objectivo do JIT é identificar, localizar e eliminar as perdas, garantindo um fluxo contínuo de produção. A viabilização do JIT depende de três factores intrinsecamente relacionados: fluxo contínuo, takt time e produção puxada. O fluxo contínuo é a resposta à necessidade de redução do lead time de produção. A implementação de um fluxo contínuo na cadeia de agregação de valor normalmente requer a reorganização e rearranjo do layout fabril, convertendo os tradicionais layouts funcionais (ou layouts por processos) – onde as máquinas e recursos estão agrupados de acordo com seus processos (ex: grupo de fresas, grupo de tornos, grupo de prensas, etc.) – para células de manufactura compostas dos diversos processos necessários à fabricação de determinada família de produtos. A conversão das linhas tradicionais de fabricação e montagem em células de manufactura é somente um pequeno passo em direcção à implementação da Lean Production. O que realmente conduz ao fluxo contínuo é a capacidade de implementarmos um fluxo unitário (um a um) de produção, onde, no limite, os stocks entre processos sejam completamente eliminados (ver representação da figura 2). Desta forma garantimos a eliminação das perdas por stock, perdas por espera e obtemos a redução do lead time de produção.

Fig. 2 – Fluxo de Produção Tradicional versus Fluxo Unitário Contínuo A implementação de um fluxo contínuo de produção torna necessário um perfeito balanceamento das operações ao longo da célula de fabricação/montagem. A abordagem da Toyota para o balanceamento das operações difere da abordagem tradicional. Conforme demonstra a figura 3, o balanceamento tradicional procura nivelar os tempos de ciclo de cada trabalhador, de forma a fazer com que ambos trabalhadores recebam cargas de trabalho semelhantes. O tempo de ciclo é o tempo total necessário para que um trabalhador execute todas as operações associadas a ele. Fig. 3 – Balanceamento de Operações Tradicional

O conceito de produção puxada confunde-se com a própria definição de Just- In-Time , que é produzir somente os itens certos, na quantidade certa e no momento certo. No Sistema Toyota de Produção, o ritmo da encomenda do cliente final deve reflectir ao longo de toda a cadeia de valor, desde o armazém de produtos acabados até os fornecedores de matérias-primas. A informação de produção deve fluir de processo em processo, em sentido contrário ao fluxo dos materiais, isto é, do processo-cliente para o processo-fornecedor. Um sistema de produção trabalhando sob a lógica da produção puxada produz somente o que for vendido, evitando a superprodução. Ainda, sob esta ideia, a programação da produção é simplificada e auto-regulável, eliminando as contínuas reavaliações das necessidades de produção e as interferências das instruções verbais, características da produção empurrada. A produção puxada na Toyota é viabilizada através do kanban , um sistema de sinalização entre cliente e fornecedor que informa ao processo-fornecedor exatamente o que, quanto e quando produzir. O sistema kanban tem como objectivo controlar e balancear a produção, eliminar perdas, permitir a reposição de stocks baseado na encomenda e constituir-se num método simples de controlar visualmente os processos. Existem diversos tipos de sistema kanban ; o sistema representado na figura 5 é o sistema kanban de dois cartões, também denominado como kanban do tipo A. Fig. 5 – Sistema Kanban: Produção Puxada

Através do sistema kanban , o processo subsequente (cliente) vai até o supermercado (stock) do processo anterior (fornecedor) de posse do kanban de retirada que lhe permite retirar deste stock exactamente a quantidade do produto necessária para satisfazer suas necessidades. O kanban de saída então retorna ao processo subsequente acompanhando o lote de material retirado. No momento da retirada do material pelo processo subsequente, o processo anterior recebe o sinal para iniciar a produção deste item através do kanban de produção, que estava anexado ao lote retirado.

Jidoka

Em 1926, quando a família Toyoda ainda concentrava seus negócios na área têxtil, Sakichi Toyoda inventou um tear capaz de parar automaticamente quando a quantidade programada de tecido fosse alcançada ou quando os fios longitudinais ou transversais da malha fossem rompidos. Desta forma, ele conseguiu dispensar a atenção constante do operador durante o processamento, viabilizando a supervisão simultânea de diversos teares. Esta inovação revolucionou a tradicional e centenária indústria têxtil. Em 1932, o recém-formado engenheiro mecânico Taiichi Ohno integrou-se à Toyoda Spinning and Weaving, onde permaneceu até ser transferido para a Toyota Motor Company Ltd. em 1943. Tendo recebido “carta-branca” de Kiichiro Toyoda, então presidente do grupo. Ohno começou a introduzir mudanças nas linhas de fabricação da fábrica Koromo da Toyota Motor Company em 1947. Ohno sabia que havia duas maneiras de aumentar a eficiência na linha de fabricação: aumentando a quantidade produzida ou reduzindo o número de trabalhadores. Num mercado discreto como o mercado doméstico japonês na época, era evidente que o incremento na eficiência só poderia ser obtido a partir da diminuição do número de trabalhadores. A partir daí, Ohno procurou organizar o layout em linhas paralelas ou em forma de "L", de maneira que um trabalhador pudesse operar 3 ou 4 máquinas ao longo do ciclo de fabricação, conseguindo com isso, aumentar a eficiência da produção de 2 a 3 vezes.

A Separação entre a Máquina e o Homem

A relação entre a máquina e o homem, caracterizada pela permanência do operador junto à máquina durante a execução do processamento, não é tão fácil de ser rompida, pois é uma prática característica da indústria tradicional. No entanto, o aperfeiçoamento de dispositivos capazes de detectar anormalidades promoveu a separação entre a máquina e o homem e contribuiu para o desenvolvimento de funções inteligentes nas máquinas (automação com funções humanas). A separação entre a máquina e o homem é um requisito fundamental para a implementação do jidoka. Na prática, a separação que ocorre é entre a detecção da anormalidade e a solução do problema. A detecção pode ser uma função da máquina, pois é técnica e economicamente viável, enquanto a solução ou correcção do problema contínua como responsabilidade do homem. Desta forma, a transferência das actividades manuais e funções mentais (inteligência) do homem para a máquina, permitem que o trabalhador opere mais de uma máquina simultaneamente (ver figura 6). Fig. 6 – Separação entre o Homem e a Máquina No Sistema Toyota de Produção, não importa se a máquina executa as funções de fixação/remoção da peça e de accionamento, automaticamente. O importante é que, antes disto, ela tenha a capacidade de detectar qualquer anormalidade e parar imediatamente.

Poka-Yoke O segundo componente do pilar jidoka é o dispositivo poka-yoke. O poka-yoke é um mecanismo de detecção de anormalidades que, acoplado a uma operação, impede a execução irregular de uma actividade. O poka-yoke é uma forma de bloquear as principais interferências na execução da operação. Os dispositivos poka-yoke são a maneira pela qual o conceito do jidoka é colocado em prática. A aplicação dos dispositivos poka-yoke permite a separação entre a máquina e o homem e o decorrente exercício do jidoka. Na Toyota, os dispositivos poka-yoke são utilizados na detecção da principal causa dos defeitos, ou seja, os erros na execução da operação. Para tanto, são aplicados em regime de inspecção 100% associados à inspecção na fonte. A utilização de dispositivos poka-yoke associados à inspecção sucessiva ou auto- inspeção somente se justifica em casos de inviabilidade técnica ou económica para a aplicação na fonte.

Operações Padronizadas

Os pilares JIT e Jidoka estão assentados sobre uma base formada pelo heijunka (nivelamento da produção), operações padronizadas e kaizen (melhoria contínua). O primeiro desses elementos – a operação padronizada – pode ser definido como um método efectivo e organizado de produzir sem perdas. A padronização das operações procura obter o máximo de produtividade através da identificação e padronização dos elementos de trabalho que agregam valor e da eliminação das perdas. O balanceamento entre os processos e a definição do nível mínimo de stock em processamento também são objectivos da padronização das operações. Os componentes da operação padronizada são: o takt time , a rotina-padrão de operações e a quantidade-padrão de inventário em processamento (ver figura 7).

Heijunka – Nivelamento da Produção

Heijunka é a criação de uma programação nivelada através do sequencialmente de pedidos num padrão repetitivo e do nivelamento das variações diárias de todos os pedidos para corresponder à procura/encomenda a longo prazo. Heijunka é o nivelamento das quantidades e tipos de produtos. A programação da produção através do heijunka permite a combinação de itens diferentes de forma a garantir um fluxo contínuo de produção, nivelando também a encomenda dos recursos de produção. O heijunka, da forma como é utilizado na Toyota, permite a produção de pequenos lotes e a minimização dos inventários. O exemplo a seguir ilustra de forma clara a mecânica do heijunka. A Tabela 1 apresenta as encomendas para 5 diferentes modelos de automóveis. A última coluna apresenta os takt times para cada modelo, assumindo que a fábrica tivesse condições de dedicar uma linha de montagem para cada um dos modelos. No entanto, sabe-se que na prática os diferentes modelos devem ser montados numa única linha de montagem. Neste caso, se todas as 480 unidades forem montadas nesta linha, o takt time deve ser de 1 minuto (480 minutos  480 unidades). Como, então, satisfazer diferentes encomendas se o ritmo da linha é único e constante? Tabela 1 – Nivelamento da Produção de 5 Modelos A resposta é proporcionada pelo heijunka , que define uma determinada sequência de montagem (neste caso hipotético, AABACDAE) que, se repetida ciclicamente, é capaz de atender a encomenda de cada um dos diferentes modelos como se estivessem sendo montados em linhas exclusivas, conforme representado na figura 8.

Modelo Produção

Mensal (20 dias)

Produção

Diária (480 min.)

Takt Time

(minutos) Modelo A Modelo B Modelo C Modelo D Modelo E 4.800 unid. 2.400 unid. 1.200 unid. 600 unid. 600 unid. 240 unid. 120 unid. 60 unid. 30 unid. 30 unid. 2 min. 4 min. 8 min. 16 min. 16 min. Total 9.600 unid. 480 unid. 1 min.

Fig. 8 – Linha de Montagem Nivelada

Kaizen: Melhoria Contínua

O terceiro componente da base sobre a qual estão assentados os pilares do TPS é o kaizen. Kaizen é a melhoria incremental e contínua de uma actividade, focada na eliminação de perdas ( muda ), de forma a agregar mais valor ao produto/serviço com um mínimo de investimento. A prática do kaizen depende da monitorização contínua dos processos, através da utilização do ciclo de Deming (ciclo PDCA). Este processo desenvolve-se a partir da padronização da melhor solução e subsequente melhoria deste padrão, garantindo que os pequenos e incrementais ganhos sejam incorporados às práticas operacionais. A figura 9 apresenta a importância da relação entre padronização e o kaizen. A melhoria estável, que permitirá lançar o processo no próximo nível, só pode ser alcançada a partir de processos padronizados.