ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA – EEL/USP

LARISSA OLIVEIRA CARNEIRO

APLICAÇÃO DA METODOLOGIA LEAN PARA REDUÇÃO DE SETUP NO PROCESSO PRODUTIVO DE RESINAS POLIMÉRICAS.

LORENA – SP

2012

LARISSA OLIVEIRA CARNEIRO

APLICAÇÃO DA METODOLOGIA LEAN PARA REDUÇÃO DE SETUP NO PROCESSO PRODUTIVO DE RESINAS POLIMÉRICAS.

Monografia apresentada ao curso de graduação em Engenharia Química da Escola de Engenharia de Lorena – EEL/USP, como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Químico.

Professor Orientador: Prof. Dr. Marco Antonio Carvalho Pereira

LORENA – SP

2012

AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE

CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO Assessoria de Documentação e Informação

Escola de Engenharia de Lorena- USP

Carneiro, Larissa Oliveira Aplicação da metodologia Lean para redução de setup no processo produtivo de resinas poliméricas /Larissa Oliveira Carneiro; orientador: Marco Antonio Carvalho Pereira. – Lorena 2012

36p.

Monografia apresentada na disciplina de TCC II da Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, como requisito parcial para a conclusão de Graduação do Curso de Engenharia Química

RESUMO

No contexto atual da economia mundial, um processo de produção flexível, enxuto e com

qualidade é essencial para que uma empresa possa se manter competitiva no mercado.

Dessa maneira as gestões empresariais visam cada vez mais à redução de custos e

desperdícios nos processos produtivos a fim de se manterem fortes no mercado ou, ainda,

aumentar sua parcela de produção e vendas nesse mercado. Para tanto as gestões baseadas

nas metodologias Lean são altamente recomendadas. O presente trabalho destina-se a

avaliar o desempenho da utilização dessas metodologias para aumento da produtividade

em processos de produção de resinas poliméricas em uma indústria química. Para atingir

este objetivo foram avaliados os tempos de setup dos reatores e tanques auxiliares no

processo produtivo buscando reduzir este tipo de desperdício. Empregou-se a metodologia

pesquisa-ação que, utilizando-se de um pesquisador ativo, traz a ciência e a prática em

campo para o mesmo patamar, sendo capaz de desenvolver, assim, um trabalho completo

para ambos os campos. Pode-se constatar, então, a efetividade dos métodos de pesquisa e

gestão empregados através dos resultados obtidos, os valores do indicador do processo

foram reduzidos em 22%, além de um amplo conhecimento do processo e da organização.

Palavras Chaves: lean, produtividade; tempo de setup.

ABSTRACT

Nowadays, a flexible and lean production process with quality compliance is essential in

order to a company become competitive on global economy. This way business

management aimed more and more reduce costs and wastes in production processes in

order to become stronger on global economy or even increase their share of

production/sales on this economy. For both, managements based on Lean methodology are

highly regarded. The present work is performed to evaluate this methodologies

performance aiming increase productivity in production processes at the manufacturing

process of polymeric resins in a chemical industry. For so, the reactor and auxiliary tanks

setup time at the manufacturing process will be evaluated aiming to reduce that specific

time waste. Based on action-research methodology which working with an active

researcher brings science and practice to the same level, it is able to develop, thus, a

thorough work for both areas. Both methods, research and management, effectiveness are

found through the results accomplished on this work: 22% of indicator reduction and the

whole process and organization knowledge.

Key-words: lean, productivity; setup time.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Representação esquemática de um sistema de polimerização em emulsão.

(LOVELL et al, 1997) ................................................................................................................................... 21

Figura 2 - Representação esquemática dos equipamentos da planta em estudo .............. 21

Figura 3 - Cronograma do Projeto ......................................................................................................... 23

Figura 4 - Imagem do banco de dados do processo (não preenchido). .................................. 25

Figura 5 - Gráfico de Horas de setup realizadas versus planejadas. ....................................... 27

Figura 6 - Gráfico do baseline e definição da do projeto. ............................................................. 31

Figura 7 - Evolução do projeto. ............................................................................................................... 31

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 8

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................... 10

2.1. LEAN MANUFACTURING ...................................................................... 10

2.1.1. DEFINIÇÃO ........................................................................................ 10

2.1.2. OS SETE DESPERDÍCIOS................................................................. 13

2.2. REDUÇÃO DE SETUP .............................................................................. 15

2.2.1. SMED .................................................................................................. 16

2.2.1.1. ANÁLISE DA OPERAÇÃO ........................................................... 17

2.2.1.2. IDENTIFICAÇÃO DAS ETAPAS INTERNAS E EXTERNAS DO SETUP.................................................................................................................17

2.2.1.3. CONVERSÃO DE SETUP INTERNO EM EXTERNO ................. 17

2.2.1.4. PRATICAR A OPERAÇÃO DE SETUP E PADRONIZAR .......... 18

3. METODOLOGIA ............................................................................................... 19

3.1. Método de Pesquisa..................................................................................... 19

3.2. O processo Industrial ................................................................................... 20

3.3. A oportunidade ............................................................................................ 22

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................... 24

5. CONCLUSÃO .................................................................................................... 33

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 35

8

INTRODUÇÃO

A necessidade de ser altamente produtivo para competir no mercado global justifica o

desenvolvimento de projetos que aumentem a produtividade dos processos operacionais de

uma empresa. Para tanto as metodologias de gestão focadas nesse aspecto, ou seja, focadas

na identificação de pontos de melhoria, reduzindo desperdícios e aumentando a

produtividade se mostram essenciais. Dentro dessa classificação a metodologia Lean

atende a maioria dos requisitos necessários para uma gestão de produção abrangente e

efetiva.

Na indústria química, normalmente, o custo de seus produtos é calculado a partir do

cycle time1, tempo este que representa o tempo de processamento do produto no reator.

Contudo, além do tempo em que se está efetivamente produzindo tem-se também o tempo

de setup dos reatores, que representa custos para empresa e limita a utilização efetiva dos

reatores. Assim, a redução do tempo de setup2 é uma busca permanente no sentido de

tornar um processo produtivo mais enxuto a fim de aumentar a produtividade da planta e

consequentemente aumentar os lucros.

Diante disto, uma série de questões relevantes merece ser estudada:

� Quais as etapas dos processos de setup que aumentam significativamente o tempo de

setup dos equipamentos?

� Qual a real necessidade de se executar essas etapas?

� Existe alguma melhoria em processo que possa reduzi-las?

� Existe alguma melhoria em planejamento que possa reduzi-las?

� Existe alguma melhoria no fluxo de pessoas e informações que possa reduzi-las?

O objetivo central deste trabalho é buscar a resposta para estas questões e assim

contribuir para o aumento da produtividade de uma indústria química através da utilização

da metodologia Lean. Espera-se assim, eliminar e/ou reduzir o desperdício por setup

relacionado principalmente a limpezas desnecessárias ou excessivas e a programação

1 Cycletime- tempo total para se produzir um lote dentro dos padrões de produtividade e qualidade.

2 Setup- tempo total entre a produção de dois lotes com características diferentes e com qualidade.

9

incorreta de sequências de produtos nos processos de produção de resinas poliméricas de

uma empresa química

Para atingir tais objetivos o presente trabalho foi realizado em uma empresa química

multinacional, em uma planta de pequeno porte, situada no Vale do Paraíba, São Paulo –

Brasil. Esta planta é especializada na produção de emulsões poliméricas e possui três

reatores de polimerização em emulsão com capacidade para 8,81, 17,62 e 26,43 m³.

10

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. LEAN MANUFACTURING

O Lean Manufacturing é uma filosofia de gestão desenvolvida no Japão após a Segunda

Guerra Mundial. Nesse contexto a economia do país exigia uma elevada produção com

variedade de produtos. A produção em massa, já popularizada por Henry Ford, atenderia o

quesito de demanda mas não seria o suficiente para atender a exigência de diversidade dos

produtos, além da atual economia do país não permitir os elevados investimentos em

maquinário ou equipamentos exigidos pela produção em massa, fez-se necessário, assim, o

desenvolvimento de um novo modelo gerencial.

“De acordo com Womack et al.(1992) foram Eiji Toyoda e Taiichi Ohno, da Toyota, que perceberam que a manufatura em massa não funcionaria no Japão e, então, adotaram uma nova

abordagem para a produção, a qual objetivava a eliminação de desperdício” (GODINHO et al. 2004)

Essa nova filosofia de gestão veio então, atender as necessidades de mercado ainda não

abordadas em gestões anteriores, ou seja, focada no aumento de produtividade através da

redução de desperdício o Lean Manufacturing permitiria maior flexibilidade no processo

de produção com maior variedade de produtos.

Assim, através da implementação dessa nova filosofia de gestão, a economia do Japão,

inicialmente no âmbito da indústria automotiva, se desenvolveria o suficiente para

competir no mercado internacional.

2.1.1. DEFINIÇÃO

De uma forma geral o Lean Manufacturing, ou Manufatura Enxuta, é definido como

uma filosofia de gestão para melhorar a utilização de recursos, identificando pontos de

melhorias, ou seja, pontos em que há possibilidade de redução, seja esta redução

relacionada a tempo ou a custos, incluindo aqui equipamentos, matéria-prima e mão de

obra e pontos em que há possibilidade de otimização de fluxo.

Segundo Rachna Shah (2002) a Manufatura Enxuta é uma abordagem multidimensional

que engloba uma ampla variedade de práticas gerenciais de forma integrada atendendo a

demanda exigida pelos clientes com pouco ou nenhum desperdício. Já para Womack

(1996) de forma mais simplificada, o Lean Manufacturing, ou Manufatura Enxuta, é um

11

sistema de gestão da produção que promove um combate total aos desperdícios.

Complementarmente Ohno (1988 apud SALGADO 2009) afirma que “desperdício se

refere a todos os elementos de produção que só aumentam os custos, sem agregar valor.”

Assim, o objetivo da gestão Lean inclui a satisfação dos clientes - garantia da qualidade,

o baixo custo de produção e elevada produtividade. Para alcançá-los o Lean Manufacturing

dispõe de diversas ferramentas que abrangem especificamente cada um dos pontos de

melhoria que devem ser trabalhados.

As principais ferramentas utilizadas para executar os princípios do Lean, segundo

WERKEMA (2006) estão descritas abaixo:

� Mapa de Fluxo de Valor;

� Métricas Lean;

� Kaizen- Melhoria Contínua;

� Kanban;

� Padronização;

� 5S;

� Redução de Setup;

� TPM (Total Productive Maintenance);

� Gestão Visual;

� Poka- Yoke (Mistake proofing).

Deve-se ressaltar, porém, que, para haver resultados significativos na implementação do

Lean Manufacturing, os gargalos, ou oportunidades, devem ser devidamente identificados

e trabalhados com auxílio das ferramentas de Lean. A simples utilização das ferramentas,

sem as devidas classificações e definições pode não gerar resultados significativamente

positivos. Nesse contexto o treinamento, qualificação e incentivo dos executantes da gestão

Lean mostra-se essencial. Em outras palavras, a aplicação da melhoria contínua (KAIZEN;

uma das ferramentas Lean) no próprio grupo de trabalho e de gestão Lean é fator

significativo no resultado final.

Mapa de Fluxo de Valor : Segundo DA SILVA (2011) o mapa de fluxo de valor é

representado por um diagrama, de fluxo de materiais e informações. Este diagrama pode

12

ser geral- desde o pedido do cliente até a entrega- ou específico para uma determinada

parte do processo.

Com o mapeamento do fluxo de materiais e informações é possível identificar etapas do

processo que não agregam valor, ou seja, é possível identificar pontos de melhoria no

processo de produção.

Kaizen: O Kaizen é definido como melhoria contínua. Segundo DA SILVA (2011) é a

busca da perfeição, mas como a perfeição nunca é alcançada em um sistema produtivo será

sempre possível melhorar a situação atual através dos eventos Kaizen

Kanban: Dispositivo visual utilizado para viabilizar o fluxo de informações na produção

puxada, “autoriza e dá instruções para a produção” (CARDOZA et al. 2005).

Padronização: “O trabalho padronizado consiste em estabelecer procedimentos precisos

para o trabalho dos operadores num processo de produção”. (DA SILVA, 2011)

5S: O 5S refere-se a uma sequência de princípios que são desenvolvidos para se obter uma

otimização do ambiente de trabalho. O 5S interfere diretamente no fluxo de pessoas, na

disposição física dos instrumentos/ferramentas de trabalho e nas sequências de tarefas.

Os cinco princípios do 5S são definidos por cinco palavras em japonês, todas

começando com a letra “s”, definiu-se, a partir daí, a sigla 5S para nomear essa ferramenta.

Os significado dos 5 (cinco) “esses”:

� Seiri (triagem).

� Seiton (organização).

� Seiso (limpeza).

� Seiketsu (Padronização).

� Shitsuke (Disciplina).

Redução de Setup: O setup é a etapa de preparação de equipamentos para produção.

Segundo GOLDACKER et al. (2008) o tempo de setup, em geral, é conceituado como o

tempo decorrente da parada da máquina, parada de produção, até o início de uma nova

produção com a qualidade requerida.

13

TPM- Total Productive Maintenance: Esta ferramenta está diretamente relacionada a

manutenção de equipamentos. A TPM tem a função de garantir que os equipamentos

operem nas condições adequadas e com o máximo de efetividade. “Segundo Nakajima

(1989) tem como objetivo, eliminar as perdas no aproveitamento da capacidade das

máquinas” KEMPENICH et al. (2010).

Gestão Visual: A gestão visual está diretamente relacionada com o 5S. Seu objetivo é

garantir que as informações essenciais estejam visualmente acessíveis, de forma clara e

apelativa para todos os envolvidos no processo de produção, otimizando, o desempenho

das tarefas. De acordo com ARAÚJO et al. (2011) a gestão visual é uma ferramenta que

explicita, de forma simples e clara, as diferenças entre produção em condições habituais e

produção em condições incomuns.

Poka Yoke: A ferramenta Poka-Yoke ou Mistake Proofing, é uma ferramenta composta

por dispositivos a prova de falhas. CALARGE et al. (2004) afirma que esses dispositivos

“dentro da manufatura tem como funções básicas a paralisação de um sistema produtivo

(máquina, linha, equipamento, etc.); o controle de características pré estabelecidas do

produto e/ou processo e a sinalização quando da detecção de anormalidades.”.

2.1.2. OS SETE DESPERDÍCIOS

Como comentado anteriormente a gestão Lean destina-se, principalmente, a redução de

desperdícios. Para tanto é necessário definir, mesmo que de formal geral, quais as

principais fontes de desperdícios nos processos de produção. De acordo com CARDOZA

et al.(2005) os sete desperdícios mais comuns nas empresas são:

� Superprodução;

� Esperas;

� Defeitos de Qualidade;

� Inventários Desnecessários;

� Processamento Inapropriado;

� Transporte Excessivo e;

� Movimentação Desnecessária.

De acordo com RIANI (2006) os sete desperdícios podem ser classificados em três

grupos de causas – pessoas, quantidade e qualidade. Assim, a superprodução, a

14

movimentação desnecessária e a geração de inventários desnecessários são desperdícios

relacionados a quantidade produzida. Já esperas, processamentos inapropriados, transporte

excessivo e movimentação desnecessária se enquadram no grupo de pessoas, enquanto que

defeitos de qualidade pertencem ao grupo da qualidade.

Dessa forma para que se possa eliminar ou, pelo menos, reduzir significativamente os

desperdícios de um processo de produção é necessário atacar os três grandes grupos :

Pessoas, Quantidade e Qualidade.

� Superprodução:

O desperdício por superprodução está relacionado a quantidade produzida, ou seja,

produz-se mais do que o mercado exige. Formando inventário e gerando outros tipos de

desperdícios. De acordo com RIANI (2006) além da superprodução por volume elevado há

também a superprodução por antecipação, “que é a perda por produzir antes do momento

necessário, em que produtos fabricados ficarão estocados aguardando a ocasião de serem

consumidos ou processados por etapas posteriores.”

� Espera:

O desperdício de espera está relacionado tanto a materiais e equipamentos quanto a

pessoas. Refere-se ao tempo ocioso de um operador esperando que um equipamento realize

a tarefa e ao tempo ocioso de equipamentos aguardando o processamento do produto em

outras etapas do processo.

� Defeitos de Qualidade:

Os defeitos de qualidade representam produtos fora de especificação exigida pelos

clientes. Dessa forma o retrabalho faz-se necessário para que os requisitos de uso sejam

atendidos. Nesse contexto, os defeitos de qualidade acarretam desperdícios no âmbito de

pessoas, equipamentos, matérias-primas e tempo. Assim, faz-se necessária, a existência do

controle de qualidade no processo de produção.

� Inventários Desnecessários:

O desperdício por inventário desnecessário representa um acumulo de produto acabado,

produto intermediário – acumulado em parte do processo- ou de matéria- prima. RIANI

15

(2006) define esse desperdício como o “recurso financeiro aprisionado no sistema

produtivo.”.

� Processamentos Inapropriados:

Os processamentos inapropriados são etapas que inserem lentidão no processo de

produção sendo muitas vezes desnecessárias. Em geral são representados pelo uso

incorreto, ou de forma mais complexa que o necessário, de procedimentos, e ferramentas

disponíveis. Para RIANI (2006) esse tipo de desperdício “consiste em máquinas ou

equipamentos usados de modo inadequado quanto à capacidade ou capabilidade de

desempenhar uma função.”. Já para SALGADO (2006) esse desperdício representa “um

jogo errado de ferramentas, sistemas ou procedimentos, geralmente quando uma

abordagem mais simples pode ser mais efetiva”.

� Transporte Excessivo:

De acordo com SALGADO (2006) esse desperdício infere em “movimento excessivo

de pessoas, informação ou peças resultando em dispêndio desnecessário de capital, tempo e

energia.” Para RIANI (2006) o desperdício por transporte excessivo pode resulta, além de

movimento excessivo, em estoques temporários.

� Movimentação Desnecessária:

A movimentação desnecessária é geralmente gerada pela desorganização no ambiente

de trabalho. Para SALGADO (2006) esse desperdício “resulta na baixa performance dos

aspectos ergonômicos e perda frequente de itens.”

2.2. REDUÇÃO DE SETUP

O setup representa a preparação das máquinas para manufatura de produtos com

características diferentes dos que estavam sendo produzidos nestas máquinas

anteriormente, ou seja, é tempo de preparação da máquina entre a troca do produto A para

o produto B, sendo que a máquina pode, ou não, estar em funcionamento e o produto A

tenha sido produzido com qualidade.

A literatura apresenta um método utilizado para análise deste tipo específico de

desperdício denominado SMED (Single Minute Exchange of Die). Segundo REIS e

16

ALVES (2010) este método foi criado por SHINGO e tem foco em medidas

organizacionais em oposição a projetos. Dessa forma podemos afirmar que o SMED

trabalha de forma a reduzir os desperdícios de setup das máquinas excluindo a necessidade

de implementação de novas máquinas ou equipamentos, ou seja, excluindo a necessidade

de projetos. Ainda segundo REIS e ALVES (2010) quando o trabalho com o método

SMED, soluções organizacionais, não é capaz de atingir a redução necessária, não

produzindo a flexibilidade de produção esperada, neste momento, então, pode-se

considerar as mudanças de projetos, soluções eficazes mas que, em geral, exigem grandes

investimentos de capital.

2.2.1. SMED

Segundo BARTZ, SILUK e GARCIA (2012) o termo SMED surgiu em um trabalho

realizado na Toyota Motors Company cujo objetivo era reduzir os tempos de setup para

menos de dez minutos.

Basicamente o método consiste em dividir o tempo de preparo do reator em duas fases

distintas:

1. Setup Interno;

2. Setup Externo.

Setup Interno:

Segundo CAKMAKCI e KARASU (2007) o setup interno é aquele que pode ser

realizado apenas com a máquina parada, fora de funcionamento. Em geral a realização do

setup interno com a máquina em operação é um ato inseguro, colocando em risco a

integridade do operador que realiza o setup, a integridade do equipamento e a qualidade do

produto.

Setup Externo:

Ainda de acordo com CAKMAKCI e KARASU (2007) o setup externo, diferentemente

do interno, é aquele que pode ser realizado com a máquina em operação. Ao realizar as

atividades classificadas como setup externo com a máquina ainda em operação o operador

17

não se coloca em situação de risco, não compromete a integridade do equipamento e não

gera problemas de qualidade para os produtos.

Segundo JÚNIOR, ARAÚJO e RIBEIRO (2010) o método operacional SMED deve ser

dividido em 4 fases:

1. Análise da operação;

2. Identificação das etapas internas e Externas do Setup;

3. Conversão de setup interno em externo;

4. Praticar operação de setup e padronizar;

2.2.1.1. ANÁLISE DA OPERAÇÃO

Essa fase é essencial para que a operação como um todo seja piamente entendida.

Durante a análise da operação todas as atividades devem ser minuciosamente observadas,

os tempos de atividade, os responsáveis pelas atividades e a descrição das atividades

devem ser registrados nesta etapa para que possam ser posteriormente analisados.

2.2.1.2. IDENTIFICAÇÃO DAS ETAPAS INTERNAS E EXTERNAS DO SETUP

Nesta etapa do método SMED as atividades devem ser classificadas de acordo com o

desempenho atual da tarefa, ou seja, nesta fase é que as atividades serão definidas como

internas ou externas ao processo. Os dados coletados na etapa anterior servirão como fonte

para esta identificação/classificação.

2.2.1.3. CONVERSÃO DE SETUP INTERNO EM EXTERNO

Esta etapa é extremamente crítica para o processo, esta é uma fase de reavaliação de

atividades, é o momento em que as oportunidades de melhoria são identificadas e

propostas. As atividades classificadas anteriormente como externas e internas devem ser

reanalisadas com o intuito de otimizar o seu desempenho, ou seja, reduzir o tempo de

execução da tarefa ao menor possível até mesmo eliminando tarefas que não sejam

18

realmente necessárias e trazer o máximo de atividades possíveis para a fase externa

reduzindo assim o tempo de parada da máquina, aumentando a produtividade e a

flexibilidade de produção.

2.2.1.4. PRATICAR A OPERAÇÃO DE SETUP E PADRONIZAR

Nesta etapa final é que são colocadas em prática todas as melhorias propostas na etapa

anterior. O novo procedimento de setup é levado ao campo e desempenhado sob

observação, assim, todos os ganhos são registrados e contabilizados. A partir de repetidas

execuções em campo cria-se um padrão para o desempenho da tarefa que deve então ser

registrado de definido como procedimento padrão.

19

3. METODOLOGIA

3.1. Método de Pesquisa

A pesquisa-ação, método de pesquisa utilizado neste trabalho, consiste em uma

metodologia que une pesquisa científica e um problema empírico real. Dessa forma o

pesquisador desenvolve seu trabalho científico visando solucionar um problema empírico

de forma participativa no processo. Considerando que esta metodologia foi utilizada para

trabalhar um problema de produtividade de uma empresa química, nesse caso, ambas,

ciência e empresa ganham com o desenvolvimento do trabalho, já que há uma

oportunidade de aumento da produtividade da planta advinda de estudos e aprendizados

científicos embasados nas teorias Lean.

Segundo MIGUEL (2008) esta metodologia “é concebida e realizada em estreita

associação com uma ação ou com a resolução de um problema coletivo e no qual os

pesquisadores e os participantes representativos da situação ou do problema estão

envolvidos”.

Ainda segundo MIGUEL (2008) uma das características da pesquisa–ação é o fato de o

pesquisador ser participativo, fazer parte das decisões tomadas durante o desenvolvimento

do trabalho, não ser “um mero observador” MIGUEL (2008).

Utilizando-se desse método de pesquisa o pesquisador ativo, juntamente com a equipe

de engenharia da empresa, estudou detalhadamente o processo produtivo de resinas

poliméricas para que os gargalos nos processos de setup dos reatores e tanques auxiliares

fossem precisamente definidos e ações fossem geradas para eliminá-los, aumentando,

assim, a produtividade da planta química em questão. Este estudo detalhado do processo e

da organização permitiu uma compreensão profunda entre teoria e práticas dos assuntos

abordados.

De acordo com MIGUEL (2008) a pesquisa- ação permite todos os tipos de coleta de

dados. Para o presente trabalho considerou-se tanto a parte quantitativa – quantos setups

eram realizados diariamente e em quanto tempo as atividades eram desenvolvidas – quanto

a parte qualitativa – como eram realizados os setups e as reais necessidades de execução

dos mesmos.

20

Como mencionado anteriormente o pesquisador, em um primeiro momento, fez-se

observador do processo para que houvesse um entendimento geral do mesmo. Já em um

segundo momento, com a colaboração dos operadores da unidade e do time de engenharia,

o pesquisador utilizou a ferramenta SMED – Single Minute Exchange of Die para

identificar fatores externos e internos ao setup e definir ações para reduzir esses tempos.

Neste segundo momento o pesquisador mostrou-se bastante participativo, intervindo em

decisões de assuntos tratados nas reuniões, contribuindo com ideias e sugestões nos

processos.

Para o bom desenvolvimento do projeto houve uma grande interação entre as áreas

envolvidas – produção, planejamento e pesquisa, sendo que o pesquisador esteve integrado

das ações desenvolvidas por cada área resultando em um acompanhamento holístico e em

tempo real do projeto.

3.2. O processo Industrial

A planta de resinas poliméricas em emulsão em questão fabrica produtos específicos

para seus clientes com propriedades bem definidas e que são obtidos e comercializados em

pequenas ou médias quantidades, porém com alto valor agregado.

O sistema de fabricação de emulsões envolve pelo menos quatro matérias-primas: água,

emulsionante, monômeros e catalisador. O processo de mistura destes materiais e a reação

química que ocorre entre eles são chamados de polimerização. O produto resultante é um

polímero com usos e propriedades específicas.

De acordo com LOVELL (1997) a polimerização em emulsão é uma polimerização

heterogênea em meio aquoso que requer uma série de aditivos com funções específicas

como: emulsificante, tamponadores de pH, colóides protetores, reguladores de tensão

superficial, reguladores de polimerização (modificadores) e ativadores (agentes de

redução).

Nesta polimerização, o iniciador, agente que permite a união de diversos monômeros

em uma cadeia polimérica, é solúvel em água, enquanto o monômero é parcialmente

solúvel. O emulsificante tem como objetivo formar micelas de tamanho entre 1nm e 1mm,

onde o monômero fica contido. Algumas micelas são ativas, ou seja, a reação de

21

polimerização se processa dentro delas, enquanto outras são inativas (gotas de

monômeros), constituindo apenas uma fonte de monômero. À medida que a reação ocorre,

as micelas inativas suprem as ativas com monômero, que crescem até formarem gotas de

polímeros, originando posteriormente os polímeros. A Figura 1 representa o esquema de

um sistema de polimerização em emulsão.

Figura 1 - Representação esquemática de um sistema de polimerização em emulsão. (LOVELL et al, 1997)

Nesta planta o processo de polimerização ocorre em reatores pressurizados enquanto

que a adição de aditivos especiais ocorre em tanques auxiliares chamados de “drain

tanks”. A mistura de monômeros é preparada em um tanque especial e adicionada no

reator de forma específica para cada produto. O reator e os “drain tanks” possuem tanques

auxiliares para adição dos aditivos especiais. A Figura 2 apresenta o layout dos

equipamentos.

Figura 2 - Representação esquemática dos equipamentos da planta em estudo

22

3.3. A oportunidade

A planta em estudo possui 3 (três) reatores com capacidade produtiva para 8,81 m³,

17,62 m³ e 26,43 m³. A equipe de engenharia verificou que o “Asset Utilization” –

indicador de utilização de equipamentos – apresentava um perfil próximo do mínimo para

seus reatores. Para a empresa em questão o “Asset Utilization” é calculado considerando as

horas disponíveis e as horas de perda (parada) do seu equipamento. Dessa forma, tal perfil

representava uma grande oportunidade de melhoria.

Após identificar a oportunidade, e embasado pela pesquisa-ação, o time, investigando a

prática, fez, então, um levantamento para definir as principais causas do problema.

Verificou-se que os tempos de setup representavam a maior porcentagem de horas nos

últimos meses para o menor reator, 8,81 m³, uma vez que este reator apresenta a maior

diversidade de produtos quando comparado com os outros dois.

Os setups das unidades são as limpezas realizadas no reator e “drain tanks” após um

determinado produto a fim de que este possa receber as matérias-primas para produção do

próximo produto sem que haja contaminação entre eles, garantindo, assim, a qualidade dos

produtos.

Juntamente com a engenheira de processo da planta e o coordenador da qualidade

definiu-se, então, o projeto de redução dos tempos de setup para este reator. Assim as

seguintes etapas, descritas no cronograma abaixo, foram realizadas focando-se apenas

nesta unidade a fim de entender o problema, crescer no campo do conhecimento geral e do

processo e propor soluções efetivas para, posteriormente, realizar o “overlap” das ações

para os outros dois reatores.

23

Figura 3 - Cronograma do Projeto

24

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Seguindo a metodologia da pesquisa-ação em um primeiro momento realizou-se a

observação do processo e suas características. Para registro dos dados observados foi

criada, em uma planilha de Excel®, um banco de dados dos tempos de setup do reator em

estudo, tempo real gasto e tempo programado. Nesta etapa de observação foram analisadas

todas as características gerais do processo, entendendo seu funcionamento e a necessidade

dos setups nas máquinas.

Os setups do reator são caracterizados por limpezas realizadas no reator entre a

produção de lotes de produtos diferentes. Existem 3 tipos de limpezas diferentes que serão

realizadas de acordo com a compatibilidade química entre os produtos:

� Enxágue: limpeza somente com água;

� HPC – High Pressure Cleaning: limpeza com água em alta pressão;

� Fervura: limpeza com água quente e alguns aditivos especiais.

A empresa em questão possui um grande portfólio de produtos, cerca de 250 produtos

diferentes. Estes produtos são agrupados de acordo com suas características químicas no

que chamamos de “famílias de produtos”. Estas famílias, por sua vez, estão agrupadas em

uma tabela chamada de “Tabela de Compatibilidade”. A “Tabela de Compatibilidade” é

um arquivo em Excel® que fornece o tipo de limpeza, entre os três tipos descritos acima,

que deve ser realizado entre a produção de lotes de diferentes produtos. Assim, se após

produzir o produto “A” deseja-se saber qual limpeza deve ser feita no reator para produzir

o produto “B” basta inserir estes dados na “Tabela de Compatibilidade” e o arquivo

fornecerá a limpeza adequada. Todas as limpezas possuem um tempo padrão para serem

executadas e uma sequência de atividades a ser seguida a fim de garantir a eficácia da

limpeza e consequentemente a qualidade do produto. Basicamente, a “Tabela de

Compatibilidade” define se as famílias de produtos são compatíveis entre si e qual setup

precisa ser realizado para que a produção sequenciada destes produtos seja possível.

25

Estes mesmos dados que compõem a base da “Tabela de Compatibilidade” também

estão registrados no programa utilizado pelo “scheduler”3 da planta para construir o

cronograma diário de produção. Dessa forma, o cronograma de produção, que é a lista de

produtos que devem ser formulados no dia em sequência, já possui também os tipos de

setups que devem ser executados e o tempo padrão que deve ser gasto em cada setup.

Para a coleta de dados da fase inicial, utilizou-se estes tempos padrão de limpeza

descritos no cronograma diário de produção como base comparativa com os tempos reais

gastos. De forma detalhada, o banco de dados continha a sequência de produtos

produzidos, qual o tipo de setup que deveria ser realizado no reator entre estes produtos e

quanto tempo cada setup deveria levar de acordo com os dados registrados no cronograma

e na “Tabela de Compatibilidade”. Além disso, o banco de dados continha também, em

uma coluna em paralelo, quais os setups realmente realizados e em quanto tempo cada

setup havia realmente sido realizado, permitindo assim uma comparação entre o

programado e o realizado.

Os tempos reais foram extraídos da base de dados preenchida diariamente pelos

operadores da unidade. Esta base de dados é, também, uma planilha de Excel® que já era

utilizada anteriormente. Segue abaixo uma imagem do banco de dados, não preenchido em

função do sigilo solicitado pela empresa.

Figura 4 - Imagem do banco de dados do processo (não preenchido).

3 Scheduler- Responsável por elaborar o cronograma de produção.

26

Além deste banco de dados foram coletadas informações sobre como os setups eram

realizados e as atividades desempenhadas durante a operação de setup para cada setup

específico registrando-se todos os tempos gastos em cada atividade.

O objetivo principal nesta etapa foi coletar, com qualidade e representatividade, a maior

quantidade de dados possível para, então, seguir para a segunda etapa da metodologia –

análise de dados.

Mesmo durante as fases seguintes continuou-se com a coleta de dados visando analisar

se o perfil dos dados mantinha-se o mesmo ou se havia alguma mudança neste perfil, tanto

positiva quanto negativa, de acordo com a implementação de algumas ações. Dessa forma

a implementação das primeiras ações sugeridas ocorreu em paralelo com a análise e coleta

de dados, permitindo a validação, ou não, dessas ações como efetivas.

A análise entre os tempos reais gastos em cada setup, a sequência de setup realizado e o

que havia sido programado foi chamada de “cross checking”. Este “cross checking” foi

realizado diariamente durante aproximadamente quatro meses. Nas primeiras semanas foi

identificada uma grande divergência entre os tempos de setup programados e os reais

realizados na unidade, sendo o segundo maior que o primeiro. Durante os primeiros meses

de estudo o tempo real gasto com setup chegou a representar 17% a mais que o

programado. A Figura 5 a seguir apresenta os dados coletados durante 3 meses. Vale

ressaltar que todos os números apresentados neste projeto estão multiplicados por um

determinado fator para respeitar o sigilo de dados da empresa em estudo, contudo, as

proporções foram respeitadas.

27

Figura 5 - Gráfico de Horas de setup realizadas versus planejadas.

Concluiu-se que era necessário entender o motivo desta divergência. Ao final de um

mês foi feito um levantamento dos principais pontos de divergência. Essa prática foi

adotada durante todo o período em que se realizou o “cross checking” para, novamente,

avaliar o perfil dos setups extras, sempre analisando se eram situações pontuais ou se

apresentavam uma recorrência, se havia uma redução da quantidade de setups extras e,

principalmente, quais ações deveriam ser tomadas para se aperfeiçoar o processo.

Analisando-se os resultados, identificou-se que os setups com tempos mais longos do

que o padrão e setups adicionais – que não eram programadas – representavam 74% da

divergência entre programado e o realizado. Com apoio da engenheira de processo, do

coordenador de qualidade e dos operadores realizaram-se investigações para encontrar a

causa dessas limpezas adicionais e prolongadas.

Em um primeiro momento o time concluiu que os tempos excessivos de setup eram

causados por desvios de processos que ocasionariam problemas de coagulação e, portanto,

necessitariam de maiores tempos de setup. Foi então feito um levantamento considerando

os produtos com maior registro de coagulação. A partir desse registro foram sugeridas

melhorias no processo de formulação desses produtos para redução de coágulos, o que

reduziria o tempo de limpeza requerida. Essas melhorias foram analisadas e posteriormente

implementadas. Contudo, os resultados obtidos não foram significativamente impactantes,

28

pois, embora a redução da quantidade de coágulos reportados fosse menor, o tempo dos

setups empregados continuava sem redução significativa.

Seguindo a metodologia da pesquisa-ação, voltou-se ao campo da pesquisa e uma nova

teoria foi levantada a fim de solucionar o problema em questão, sendo o pesquisador

ativamente participante em todas as decisões tomadas.

Dessa forma, outra análise foi realizada a partir dos dados analíticos dos produtos,

investigações e análises de reportes dos operadores. Concluiu-se, nesse segundo momento,

que havia uma falta de conscientização por parte dos operadores sobre qual limpeza

realizar, mesmo estas limpezas estando descritas no cronograma e eles possuindo acesso a

“Tabela de Compatibilidade”. Os operadores não seguiam as limpezas descritas no

cronograma porque não se sentiam seguros em realizar as limpezas ali descritas pois não

confiavam na ferramenta, acreditando que problemas de qualidade poderiam ser gerados se

apenas as limpezas descritas no cronograma fossem realizadas. Assim os setups eram

feitos de acordo com a experiência deles e a definição de reator limpo ou não para o

próximo lote era feita com grande subjetividade. Esse resultado ia ao encontro do resultado

apresentado anteriormente que mostrava que mesmo com uma melhoria no processo de

alguns produtos os tempos de setup mantiveram-se aproximadamente os mesmos, devido

ao descrédito do operador para com os dados.

Outro ponto também encontrado nessa segunda análise foram os reportes dos

operadores: diversas vezes havia reportes de setups padrão (planejadas pelo “scheduler”)

sendo que na realidade deveriam ser reportados como setups extras, uma vez que não

foram programados pelo “scheduler”.

Considerando-se estes resultados, decidiu-se que quatro ações deveriam ser tomadas:

� Revisar a tabela de compatibilidade avaliando a real necessidade das

limpezas descritas e o tempo de realização destas aplicando o SMED.

� Integrar os operadores com os novos dados, mostrando a eles que a base da

ferramenta de programação era atualizada e confiável, além de torná-la

facilmente disponível para que eles pudessem consultá-la sempre que

houvesse dúvidas.

29

� Revisar a base de dados dos operadores, tornando-a mais fácil para que o

preenchimento fosse representativo e mais detalhado.

� Criar padrões visuais de limpezas para os operadores e assim excluir a

subjetividade na tomada de decisões relacionadas a setup.

Com os dados já coletados, aplicou-se a ferramenta SMED para definir as etapas

internas e externas ao processo de setup. Como os processos de setup desses reatores são

processos de limpezas necessitando de um reator vazio, ou seja, máquina parada para sua

realização, em sua grande maioria as atividades do setup eram internas ao processo. Em

apenas um dos setups – HPC- High Pressure Cleaning: - era permitido o desempenho de

uma tarefa externa ao processo, sendo esta tarefa caracterizada por trazer o equipamento de

alta pressão para próximo a boca do reator e isolar a área. Contudo, essa tarefa já era assim

realizada e em tempo hábil, uma vez que o equipamento de alta pressão estava situado em

local apropriado e de fácil acesso para os operadores. Focou-se então nas outras ações

listadas acima.

A revisão da tabela de compatibilidade foi realizada em conjunto com o coordenador

dos turnos. Foi realizada uma análise minuciosa de todos os produtos considerando todas

suas propriedades químicas e a partir destes dados foram criadas novas famílias de

produtos e novas limpezas com tempos reduzidos, se possível. As novas limpezas com

tempos reduzidos foram criadas para produtos que devido a suas propriedades não exigiam

a limpeza antes determinada como padrão, mas que a redução para uma limpeza menos

eficaz já existente não seria suficiente. Testes com amostras de produtos foram realizados

quando havia dúvidas sobre a compatibilidade entre produtos.

A partir da nova tabela foi elaborado um treinamento para os operadores focando na

credibilidade da ferramenta e na necessidade diária do seu uso.

Em paralelo, um estudo sobre a metodologia de programação de produção foi

desenvolvido. O “scheduler” da planta foi de grande auxílio nesta etapa, possibilitando o

perfeito entendimento da ferramenta utilizada para programação. Entender a metodologia

de programação, como as sequências de produtos e suas limpezas eram organizadas, foi

essencial para se realizar um bom trabalho de revisão da tabela de compatibilidade, uma

vez que esta é a base da ferramenta. Aqui, mais uma vez o pesquisador se mostrou ativo

30

principalmente considerando-se a integração necessária entre as áreas para que houvesse

um entendimento holístico do processo e fossem obtidos bons resultados.

Ainda em um trabalho conjunto com o scheduler da planta definiu-se pontos

importantes para a metodologia de programação que afetariam a quantidade de setup

programado. Como as limpezas para produtos de um mesmo grupo eram caracterizadas por

limpezas mais rápidas ou, dependendo do grupo, nenhuma limpeza, definiu-se que o

cronograma diário deveria ser construído considerando-se o máximo de produtos do

mesmo grupo possível na sequência, o que foi chamado “campanha”. Além de programado

por campanhas, o cronograma deveria permanecer “congelado”, ou seja, não haveria

alteração na sequência de produção durante os próximos dois dias. Essa ação foi tomada

porque foi identificado que quando havia alteração do cronograma em um espaço de tempo

menor que dois dias as campanhas eram quebradas e tanto o número de setups quanto o

tempo gasto com os setups aumentava significativamente. Considerar um tempo maior de

congelamento era inviável devido ao sistema de ordens utilizado para atender os clientes

além de inviabilizar a flexibilidade de produção.

Visando concluir a ação proposta anteriormente, a base de dados dos operadores foi

atualizada com o auxílio de ferramentas do Excel® permitindo um reporte mais fácil e

padronizado para os operadores e mostrando-se mais rica em dados e mais representativa

para o time de engenharia. Descrições específicas de tarefas desempenhadas pelos

operadores, o que chamamos de “parâmetros” foram adicionados a esta base de dados,

excluindo assim a falta de padronização nos reportes. Além disso, também foi incluído o

campo de “justificativas” que é composto por uma lista de justificativas ou causas

específicas para cada reporte dessa base de dados. Assim durante o preenchimento os

operadores são direcionados. Alguns campos devem ser obrigatoriamente preenchidos,

caso estes não sejam uma sinalização visual guiará os operadores e, devido à limitação de

parâmetros, haverá uma padronização dos reportes. Contudo, este é um trabalho dinâmico

e a ferramenta deve ser constantemente atualizada para que não se torne obsoleta.

Para que não houvesse mais a subjetividade do operador no momento de decidir entre

realizar ou não uma limpeza adicional, foram criados os padrões (fotos) que indicavam a

situação do reator: limpo, sujo e permitido ou não de iniciar a produção de determinadas

famílias.

31

Ainda durante a implementação dessas ações continuou-se medindo os tempos de setup

para que se pudesse fazer uma avaliação da evolução dos cenários.

Utilizando-se de ferramentas estatísticas definiu-se o baseline e metas de redução de

20% das horas totais de setup conforme mostrado na Figura 6.

Figura 6 - Gráfico do baseline e definição da do projeto.

As ações foram implementadas e definiu-se então uma métrica para medir a evolução

do projeto. A métrica seria o número de horas gastas com setup divididas pelo volume

produzido na unidade em toneladas. A Figura 7 apresenta os resultados obtidos entre Julho

e Outubro de 2012.

Figura 7 - Evolução do projeto.

32

A análise dos dados da Figura 7 permite afirmar que as ações tomadas foram efetivas e

a utilização da metodologia Lean apresentou um ganho significativo para o sistema

produtivo, reduzindo os tempos de setup em quase 20% já no segundo mês de

desenvolvimento do projeto.

33

5. CONCLUSÃO

O desenvolvimento do projeto como um todo exigiu um estudo profundo da

metodologia Lean e do processo produtivo e organizacional da empresa trazendo também

um crescimento na parte acadêmica do pesquisador. Novas etapas do projeto serão

definidas visando aprimorar ainda mais as melhorias alcançadas e posteriormente fazer o

“overlap” para os outros reatores da planta.

Buscando atingir o objetivo central deste trabalho as perguntas inicialmente levantadas

são então respondidas.

Quais as etapas dos processos de setup que aumentam significativamente o tempo

de setup dos equipamentos e qual a real necessidade de se executar essas etapas?

De acordo com os dados obtidos através da aplicação da metodologia SMED nos

processos de setup do estudo em questão verificou-se que a etapa de lavagem do reator em

si era a etapa mais longa e mais impactante ao processo. As outras etapas que constituem a

montagem e desmontagem do equipamento de lavagem são mais rápidas e em sua grande

parte já eram desempenhadas com o reator em funcionamento, ou seja, como setup

externo.

A etapa da lavagem do reator representa um setup interno e, portanto, precisa,

necessariamente, ser desempenhada com os reatores fora de funcionamento. Esta etapa é

inerente ao processo e sua necessidade está relacionada à efetividade do setup e à

qualidade dos produtos. Assim, para que se tenha um setup efetivo garantindo a qualidade

dos produtos precisa-se, impreterivelmente, realizar esta etapa.

Contudo, a revisão da tabela de compatibilidade ampliou o número de grupos de

produtos e permitiu a alteração dos setups que deveriam ser realizados entre os grupos.

Dessa forma, o processo setup não foi alterado, mas em muitos casos foi possível alterar o

setup definido entre dois grupos como, por exemplo, de um jateamento para um enxágue

reduzindo assim o tempo de setup gasto entre esses grupos.

Existe alguma melhoria em processo que possa reduzir essas etapas?

34

O presente estudo encontrou oportunidades de melhoria nos processo de formulação de

alguns produtos que, em geral, apresentavam alguns desvios de processo que poderiam

aumentar a coagulação o que, por sua vez, exigiria mais tempo de setup. Alterações nos

processos foram realizadas a fim de diminuir os desvios que aumentavam a coagulação,

contudo, essas alterações não impactaram significativamente nos setups uma vez que

foram melhorias pontuais. Porém observou-se uma melhoria na performance dos produtos.

Existe alguma melhoria em planejamento que possa reduzir essas etapas?

Para o processo estudado a maneira como o cronograma de produção é elaborado tem

um grande impacto na quantidade de setups que será realizada. Dessa forma, visando gerar

a menor quantidade de setup possível sem perder a flexibilidade de produção estabeleceu-

se que a melhor maneira seria construir o cronograma com o máximo de campanhas

possível e mantê-lo inalterado por dois dias.

Existe alguma melhoria no fluxo de pessoas e informações que possa reduzir essas

etapas?

Havia uma grande barreira impedindo que o fluxo de informações entre operação,

planejamento e engenharia fosse efetivo. Esta barreira foi identificada durante o

desenvolvimento do projeto e com ações efetivas foi possível reverte este cenário. Com um

fluxo de informações efetivo, operação, planejamento e engenharia melhoraram o

desempenho de suas tarefas realizando-se, a partir de então, com excelência.

35

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