Produção Celular

L A Y O U T S ESPECIALIZADOS E

TECNOLOGIA DE GRUPO

JOÃO PAULO PINTO – COMUNIDADE LEAN THINKING © João Paulo Pinto, Comunidade Lean Thinking ©2

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MUDANÇAS NAS ESTRATÉGIAS DE FABRICO

João Paulo Pinto, Comunidade Lean Thinking ©3

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FORMAS DE TRABALHAR

Custo por unidade

volume

Mass production (repetitivo)

Batch production (lotes)

Projecto

Continuo

Job shop


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CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE PRODUÇÃO

Annual Unit Production

Num

ber o

f Pro

duct

s pe

r sys

tem

High

Low

Hig

h

Low

Transfer lines, FlowLine and Dedicated

systems

Flexible ManufacturingSystems (FMS)

Manufacturing Cell

Job Shop, FunctionalLayout

Productivity

Flexibility

Mass production

Small to medium batchproduction

Small batch andone-of-a kind

production

PRODUÇÃO ANUAL

UNIDADES POR SISTEM

A

Produtividade

Flexibilidade


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Projecto Lotes Massa Contínuo

Productos Unique Made to order Made to stock Commodity

Cliente Singly Few individuals Mass market Mass market

Procura Infrequent Fluctuates Stable Very stable

Volume Very low Low to med High Very high

Variedade Infinite Many, high Low Very low

Sistema Long-term Intermittent Flow lines Process industry

Equipmento Varied General-purp. Special-purp. Highly automated

Conhec/ Experts Wide range Limited range Equipment

craftspeople monitors

Vantagens Custom work Flexibility Efficiency Highly efficient

quality speed, low cost large capacity

Desvantg Nonrepeating Costly, slow Capital invest. Difficult to change

Exemplo Construction Printing, bakery Autos, TV’s Paint, oil, food


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EXEMPLOS DE LAYOUTS

Milling Turning Grinding Measuring

Functional / Process layout

Cell 1 Cell 2 Cell 3

Cellular layout

Operation 1 Operation 2 Operation 3 Operation 4

Line / Flow layout

LAYOUT FUNCIONAL

LAYOUT CELULAR

LAYOUT EM LINHA OU POR PRODUTO


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Functional Layout Flow extremely varied

Cellular Layout Flow varied with patterns

Line Flow Layout Machine paced Flow regular

Line Flow Layout Operator paced Flow mostly regular

Continuous Flow Flow rigid

Very m

any products and very

feweach

Many products

and low volum

es

Many products

and medium

volum

es

Several products and high volum

es

One product and

very high volum

e

Job Shop

Batch Flow

Assembly Line Flows

High Volume Mfg (HVM)

Delivery/Service

Quality

Cost

Flexibility

VP

G P P P

VP VP VG

VP G VP G

G VG VG VP

G VG VG VP

Innovation

VG

G

P

VP

VP

Estrátégias de fabrico Vs layouts


de 52

Perspectiva Tradicional - tradeoffs

• As empresas convencionais escolhem o tipo de processo através do equilíbrio entre eficiência e variedade;

• As empresas Lean (magras) procurammaneiras de ter ambas;

• Fabricas especializadas e a tecnologia de grupo são meios de alcançar isto.


de 52

Análise Break-Even

$0

$1,000

$2,000

$3,000

$4,000

$5,000

400Units

Dol

lars

Revenue

Cost

Break-even Point

João Paulo Pinto, Comunidade Lean Thinking ©10de 52

Solução gráficapara a selecção do processo

$0

$5,000

$10,000

$15,000

$20,000

$25,000

0 1000 2000 3000 4000

Units

Dol

lars

Process A

Process B


TIPOS BÁSICOS DE LAYOUTS

• Layout de Processo– Máquinas agrupadas de acordo com o processo de

executam (tb conhecido como grupos homogéneos);

• Layout de Produto– Arranjo linear de estações de trabalho para

produzir/montar um dado produto;• Layout de Posição Fixa

– Usado em situações/projectos em que o produto não se pode mover.


Layouts Híbridos

• Layout Celular– Máquinas agrupadas em células;

• Flexible Manufacturing Systems– Sistemas de transporte e de transformação

automáticos;• Linhas de montagem em Mixed-model

– Produz uma variedade de modelos numa linha.


LAYOUT FUNCIONAL OU POR PROCESSO

L

L

L

L

L

L

L

L

L

L M

M

M

M

D

D

D

D

D

D

D

D

G

G

G

G

G

G

P

P

A A ARecepção e expedição Montagem

Pintura

Tornos Fresadoras Furação e Corte

Soldadura


LAYOUT POR PRODUTO

IN

OUT


COMPARAÇÃO ENTRE LAYOUTS DE PROCESSO E DE PRODUTO

PRODUCT LAYOUT PROCESS LAYOUT1. Descrição Sequential arrangement Functional grouping

of machines of machines2. Tipo de Processo Continuous, mass Intermittent, job shop

production, mainly batch production,assembly mainly fabrication

3. Produto Standardized Varied,made to stock made to order

4. Procura Stable Fluctuating5. Volume High Low6. Equipamento Special purpose General purpose7. Colaboradores Limited skills Varied skills


PRODUCT LAYOUT PROCESS LAYOUT8. Stocks Low in-process, High in-process,

high finished goods low finished goods9. Armazéns Small Large

10. Movimentação Fixed path Variable pathde Materiais (conveyor) (forklift)

11. Espaços Narrow Wide12. Programação Part of balancing Dynamic13. Decisão do Layout Line balancing Machine location14. Meta Equalize work at Minimize material

each station handling cost15. Vantagem Efficiency Flexibility

COMPARAÇÃO ENTRE LAYOUTS DE PROCESSO E DE PRODUTO


TIPOS DE LAYOUTS HÍBRIDOS

• Layout Celular

• Flexible Manufacturing Systems

• Linhas de montagem em Mixed-model


LAYOUT CELULAR

Identifica famílias de produtos com fluxos de produção similares;

Agrupa maquinas em células e de acordo com as famílias de produtos;

Arranja as células de forma a minimizar o movimento/transportes dos materiais;

Localiza as máquinas partilhadas em pontos centrais de forma a servir a células e a minimizar transportes e stocks.

João Paulo Pinto, Comunidade Lean Thinking ©19de 52 João Paulo Pinto, Comunidade Lean Thinking ©

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FLEXIBILIDADE NUMA CÉLULA EM U

Volume actual

Redução de 30% dovolume= 30%menos

pessoas

Redução de 60% dovolume= 60%menos

pessoas

Aumento de 60% dovolume= 60%

mais pessoas


TECNOLOGIA DE GRUPO

• Agrupa produtos similares em famílias de acordo com:– Necessidades de produção;– Características de desenho.

Existe um variedade de sistemas de classificação e codificação para a atribuição das famílias.


EXPLORAR PROCESSAMENTOS SIMILARES

• Peças que partilhem os mesmos passos de

processamento podem ser agrupadas e

processadas numa área especializada;

• Em certas situações, as peças podem ser re-

desenhadas de forma a que os passos de

processamento passem a ser idênticos.


EXPLORAR ASPECTOS SIMILARES AO NÍVEL DO DESIGN FUNCTIONAL

• Variedade desnecessária é desperdício! • Isto acontece porque os designers insistem em

re-inventar a roda em vez de usar formas jáexistentes (isto denota um grande distanciamento entre a Engenharia do Produto e a Engenharia de Produção – os métodos de DFM podem ajudar);

• A Tecnologia de Grupo pode ajudar a encontrar designs similares, e encoraja a racionalização do design e a re-utilização.


LAYOUTS DE FÁBRICAS ESPECIALIZADAS

• Linhas com fluxos especializados– Quando as peças têm a mesma sequência de

fabrico/montagem e os tempos de processamento não variam muito;

• Células de trabalho– Mais flexíveis, quando as peças exigem grandes

diferenças;• Centros de trabalho especializados

– Utilizados quando não se torna prático o re-arranjo das máquinas;

– maquinas individuais são dedicadas ao fabrico ou montagem de famílias específicas.


AS CÉLULAS DE PRODUÇÃO SÃO FORMADAS APLICANDO A TECNOLOGIA DE GRUPOTECNOLOGIA DE GRUPO (GT)

• Agrupamentos de Famílias de Produtos– Peças desenhadas;– Peças Produzidas.

• Agrupamento de peças em Famílias– Inspecção visual;– Inspecção das rotas de fabrico;– Classificação de peças.

• Análise de atributos:– Design;– Manufacturing;– Combinação de ambos.


ESTABELECER GRUPOS E FAMÍLIAS

• Codificação e classificação– Usar os códigos da GT;

• Análise de grupos– Através da inspecção visual dos processos e

planos de fabrico;• Production Flow Analysis (PFA)

– Similar à análise de grupos (cluster analysis)– Recorre a matrizes para identificar clusters.


LAYOUT FUNCIONAL ORIGINAL

12

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

A B C M A T M A T ÉÉ R I A R I A –– P R I M A P R I M A

M O N T A G E MM O N T A G E M


ROUTING MATRIX

121110987654321

XXXHXXXXG

XXXFXXXE

XXXXXDXXXC

XXXXBXXXXXA

M Á Q U I N A SPEÇAS


REORDENAÇÃO DA CÉLULAS

XXXEXXXHXXXXBXXXXG

XXXCXXXF

XXXXXD

121175963108421

XXXXXA

M Á Q U I N A SPEÇAS


SOLUÇÃO: LAYOUT CELULAR

12

12 3

4

5

6

7

8 910

11

A BCMatéria Prima

Cell1Cell1 CellCell 22 CellCell 33

M O N T A G E M


EXEMPLO:Considere 5 maquinas e 10 componentes (partes).Procure fazer o agrupamento em células...

11111111M5

111111M4

1111M3

11111M2

111111111M1

10987654321Maquinas

Componentes


102011111111M5

455111111M4

5681111M3

45111111M21007111111111M1

Equivadécimal10987654321Machines

20212223242526272829

PESO BINÁRIO

Components


11112628202827272728Decimalequivalent

11111M220

111111M421

1111M322

111111111M123

11111111M524

10987654321MachinesBinaryweight

20212223242526272829

Binary weight

Components

Table 3João Paulo Pinto, Comunidade Lean Thinking ©

34de 52

11112026272727282828Decimalequivalent

11511111M220

123111111M421

9001111M322

1019111111111M123

102011111111M524

Decimalequivalent

10968432751MachinesBinaryweight

20212223242526272829

Binary weight

Components

Table 4


Order Travel1. Tubes

2. UnprotectedCores

3. Protection

4. Taping

5. 2ry Winding

6. Short Circuit Test

7. Pre-Test

8. Protective Taping

9. Positioning

10. Buffer

11. 1ry Winding

12. Taping

13. Buffer


Taped Cores Kanban

2ry Winding

Pre-Test

Positioning

1ry Winding

ProtectiveTaping

Taping

Buffer

Order Travel


AS CÉLULAS DE FABRICO SÃO DESENHADAS PARA PRODUZIREM FAMÍLIAS DE PRODUTOS

“Uma célula é um grupo de processos concebido para produzir uma família de partes/peças de uma forma flexível.

O movimento de materiais segue a lógica de uma peça uma atrás da outra. Pequenos lotes são transferidos entre células.

Os colaboradores nas células dominam múltiplos conhecimentos e podem transitar entre células.”


PRODUÇÃO CELULAR

Produção celular é a aplicação datecnologia de grupo à totalidade ou parte da empresa no qual o sistema de fabricoé convertido em células.


As vantagens da produçãoem célula são inumeras!

• Redução de:– Tempos de setup;– WIP;– Stocks;– Movimentações.

• Melhorias em:– Qualidade– Fluxo de materiais– Utilização de máquinas

e de espaços– Moral e envolvimento das

pessoas.


VANTAGENS DE LAYOUTS ESPECIALIZADOS

70 – 95% redução do WIP; 65 – 80% redução dos tempos de setup; 70 – 90% redução no lead time; 75 – 90% redução em transportes; 20 – 56% redução em espaço ocupado; 90% redução de ordens atrasadas Melhor utilização dos recursos humanos; Melhor controlo; Facilidade na automação.


RESULTADOS DE MELHORIA ALCANÇADAS COM A PRODUÇÃO CELULAR


Dificuldade na definição de famílias; Dificuldade no balanceamento das células e

baixa utilização do equipamento; Duplicação de equipamentos (de forma a

apetrechar as células); Dificuldade em receber produtos que não

encaixam em nenhuma das células; Investimento inicial elevado.

DESVANTAGENS DE LAYOUTS ESPECIALIZADOS


GT: CODIFICAÇÃO

Processo sistemático para estabeleceruma valor alphanumérico paracomponentes com base em atributos (de desenho ou de fabrico).


CLASSIFICAÇÃO POR

Atributos do desenho– Formas e dimensões internas e externa;– Rácio de aspecto;– Tolerância dimensional;– Acabamento superficial;– Função da peça. Atributos de fabrico:

– Processos primários;– Processos secundários e acabamento;

– Tolerâncias dimensionais e acabamento superficial;– Sequência das operações;

– Ferramentas, moldes, e equipamento;– Quantidades e taxas de produção.


Policódigo: cada digito é independente


A FIGURA QUE SE SEGUE ILUSTRA AESTRUTURA DE UM MONOCÓDIGO

Nº de características que podem ser armazenadas num monocódigo:101 + 102 + 103 + 104 + 105 =111110

Nº de características que podem ser armazenadas num policódigo:10 + 10 + 10 + 10 + 10 = 50


A FLEXIBILIDADE DO SISTEMA DE A FLEXIBILIDADE DO SISTEMA DE PRODUPRODUÇÇÃO PODE SER MEDIDA SOB VÃO PODE SER MEDIDA SOB VÁÁRIAS DIMENSÕESRIAS DIMENSÕES

• FLEXIBILIDADE DO EQUIPAMENTOcapability of the machines in performing a variety of processes on different parts;

• FLEXIBILIDADE DAS ROTAS DE FABRICOalternative routings;

• FLEXIBILIDADE DO PROCESSOcope with changes in the product mix by multipurpose, adaptable CNC machines;

• FLEXIBILIDADE DO PRODUTOability to change quickly and economically to producing new products;

• FLEXIBILIDADE PRODUTIVAability to produce a range of products without adding major investments in equipment;

• EXPANSÃOability to change the manufacturing system for accommodating a changed product envelope.


FFLEXIBLELEXIBLEMMANUFACTURING ANUFACTURING SSYSTEMSYSTEMS

“Um sistema de fabrico re-programávelcapaz de lidar com uma grandevariedade de partes/peças, usandotecnologia flexível (ex. automated material flow, CAM e CAE).”


UM FMS SUBDIVIDE-SE EM SUB-SISTEMAS FÍSICOS E DE CONTROLO• Equipamento físico

– Máquinas CNC, sistema DNC;– Automated tool handling and storage– Automated material-handling (AS/SR);– Robots, AGV’s, etc.

• Sistema de Controlo(computadores e plc’s)– Central ou hierarquico.

Centralised computer

Level 2 computer Level 2 computer Level 2 computer


ESTRUTURA DE CONTROLOHIERARQUICO NUM SISTEMA FMS

FMS(Shop Floor

Control)

EnterpriseManagement

Facility/PlantControl

FMC(Cell Control)

FMC(Cell Control)

FMC(Cell Control)

WorkstationControl

WorkstationControl

WorkstationControl

Equipment Control

Strategic Planning& Control

Operational Real-time Control

PLC & Fieldbus systems


O LAYOUT DE UM SISTEMA FMS DEPENDE DO EQUIPAMENTO DE TRANSPORTE E MOVIMENTAÇÃO DE MATERIAIS

AGV

M1 M2 M3

AGV

M1 M2 M3 M4

M5 M6 M7 M8

M1 M2 M3 M4

M5 M6 M7 M8

RM9 M10

M1

M3

M5

M2 M4

R

Loading Unloading

1

23 4

5

6789

10

1 Unload station2 Load station3 Boring mill4 Lathe with robot handling5 Horisontal machining centre

6 Vertical drill7 Milling machine8 Wash station9 Inspection station10 Conveyor system

Linear single-row Linear double row

Circular Cluster

Loop


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