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Análise de balanceamento de linhas produtivas utilizando a técnica ordenadora de posições ponderadas em uma empresa de confecções

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo principal o estudo sobre a produtividade em uma

empresa de confecções por meio da aplicação de ferramentas de planejamento do

balanceamento em linhas de produção. São aplicadas as técnicas da montagem do diagrama

de rede e da técnica ordenadora de posições ponderadas visando a melhoria da eficiência de

utilização dos recursos e a redução dos tempos de ociosidade, como também do melhor

seqüenciamento para cada um dos elementos. Foram utilizados como critério de avaliação os

resultados das eficiências, máxima e real, e a análise do custo unitário do produto.

Palavras-chave: balanceamento, diagrama de redes, técnica ordenadora de posições

ponderadas.

1. Introdução

Em uma empresa industrial, quando um cliente demanda determinada quantidade de produtos, cabe ao gerente industrial e a sua equipe criar metas de produção que sejam coerentes com a capacidade das linhas produtivas. Para que essa meta possa ser atingida, é necessário realizar o planejamento da produção de forma a se buscar a otimização dos recursos para que eles possam gerar um nível de produtividade capaz de cumprir os prazos estabelecidos.

Porém, além de planejar, é preciso controlar as atividades e medir os resultados periodicamente para avaliar se os objetivos pré-estabelecidos foram realizados. Quando as metas não estão sendo atingidas, é preciso analisar o processo produtivo em busca da identificação das causas que geraram o problema e a aplicação das melhorias e/ou mudanças necessária.

O objetivo principal desse artigo está na análise da produtividade em uma empresa de confecções, localizada na cidade de Fortaleza, capital do Ceará. O estudo tem foco no balanceamento do setor de preparações, que é responsável pela entrega das partes individuais que serão agrupadas no setor de montagem. Inicialmente foi criado o diagrama de seqüência operacional, em que se indicam todas as atividades do processo produtivo, seus tempos unitários e suas relações de precedência. Em seguida, utiliza-se a técnica ordenadora de posições ponderadas para definir através da demanda e do tempo de ciclo, o número de operadores e o melhor seqüenciamento das atividades necessárias. Para este trabalho foram realizadas três simulações, cada uma com um tempo de ciclo diferente, com base em parâmetros definidos pelo gerente industrial.

Por fim, avaliou-se qual entre as alternativas possui o melhor balanceamento tomando como parâmetros: eficiência encontrada na técnica ordenadora de posições ponderadas; menor custo unitário do produto, levando em conta a demanda e o valor diário gerado pelos custos de transformação, formados pela soma entre os custos de mão-de-obra e custos indiretos de fabricação.

2. Fundamentação teórica

2.1 Diagramas de rede

Os diagramas de rede surgiram no final da década de 50 com aplicação inicial na administração de projetos. Esses diagramas se baseiam na decomposição do projeto ou do processo em atividades e na seqüência de precedência de execução entre elas, formando assim uma rede de atividades.

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A metodologia tem início com a criação de uma rede que demonstra as diversas atividades, a ordem de seqüência e suas relações de precedências que restringem a forma qual elas podem ser executadas. Uma rede para representar um projeto ou processo é constituída por uma série de nós (indicados como simples polígonos), que representam as atividades, e uma série de arcos (indicados como setas) que interligam dois nós diferentes, baseado no tipo de rede ANN – Atividade-Nó-Nó. Segundo Slack et al. (2007), duas regras se aplicam quando se está criando o diagrama de rede: os círculos ou quadrados que representam os elementos são desenhados o mais possível à esquerda e nenhuma das setas que representam relações de precedência deve ser desenhada no sentido vertical, como observa-se na Figura 1. O diagrama de precedências é o ponto de partida para a maioria das técnicas de balanceamento de linhas.

Figura 1 – Rede de Precedência

2.2. Balanceamento de linha de produção

Segundo Peinado (2007), balanceamento consiste na atividade que busca a melhor distribuição da carga de trabalho entre os diversos postos de trabalho de uma seqüência operacional para a preparação de um artigo de modo que os tempos de processamento de todas as operações tendam a ser aproximados. Moreira (2008) complementa dizendo que a linha de produção representa o caso clássico de fluxo de produção. O produto (ou parte dele) é dividido em um certo número de operações (ou tarefas) que deve ser distribuídas por postos de trabalho.

2.2.1 Elemento e operação de trabalho

Elemento de trabalho é a menor unidade de trabalho, ou seja, não pode ser dividida entre dois ou mais operários sem que se crie uma interferência desnecessária entre os membros e o conjunto de elementos de trabalho alocados a um posto de trabalho (NUNES, 2006).

2.2.2 Tempo do Ciclo

É o intervalo decorrido entre a saída consecutiva de dois produtos acabados. Matematicamente é representado pela razão entre a capacidade disponível e a demanda (SLACK, 2002). Complementa Ohno (1997) dizendo que, o tempo de ciclo é o tempo aplicado para que uma peça ou uma unidade seja elaborada. A determinação advém da quantidade de produção necessária e do tempo de operação disponível no processo de manufatura.

Para Tubino (1999), o tempo de ciclo é o ritmo que deve ser dado ao sistema de produção para a obtenção de determinada demanda dentro de um período de tempo, geralmente um dia.

2.3. Técnica ordenadora de posições ponderadas

Segundo Nunes (2006), a lógica desse método, embora ela não assegure um resultado ótimo sempre, consiste em alocar primeiro às operações os elementos separados do ponto de término pela maior duração de tempo. Para iniciar a técnica é preciso determinar o peso de posição de

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cada elemento somando o tempo de duração (ti) desse elemento com o de todos os outros que devem segui-lo, ou seja, que estão conectados por relações de precedência, como pode-SE observar na Figura 2.

Figura 2 – Peso das posições em um diagrama de rede.

Calculado os pesos das posições, é necessário reordenar os elementos de trabalho em ordem decrescente destes pesos para ter uma seqüência dentre as possíveis escolhida. Em paralelo, é preciso especificar o tempo de ciclo usando a velocidade de produção desejada (NUNES, 2006).

De acordo com Nunes (2006), a etapa seguinte é a alocação dos elementos às operações com base na seqüência escolhida após a reordenação, então serão seguidos os seguintes critérios: a soma dos mesmos não poderá exceder o tempo do ciclo determinado e as precedências permanecem sendo obedecidas. Inicia-se pelo 1° elemento da seqüência e vai-se a ele juntando os elementos seguintes formando operações, enquanto não é violado qualquer dos pré-requisitos acima. Acontecendo a violação de algum dos pré-requisitos citados anteriormente, passa pelo elemento e tenta-se o seguinte até não poder mais avançar, cessados os elementos disponíveis, retorna-se ao primeiro livre e reinicia a formação de operações, repetindo a atividade até que todos os elementos tenham sido alocados, conforme pode-se observar na Tabela 1.

Operação Elementos ΣΣΣΣti Tempo ocioso

1 1,3 10 0

2 2 10 0

3 4,6 7 3

4 7 10 0

5 5,8 9 1

6 9 5 5

7 10 7 3 total 12

Fonte: Nunes (2006)

Tabela 1 – Exemplo de agregação de elementos em operações

Efetuados os passos anteriores, calcula-se a eficiência máxima possível e a eficiência real do balanceamento. Encontrados nas fórmulas de aplicação:

emáx = ∑ti / nc, em que n = número mínimo de operações (1)

ereal = ∑ti / mc, em que m = número de operações (2)

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Se a eficiência real for menor que a eficiência máxima, aumenta-se a eficiência reagrupando inicialmente os elementos de trabalho em novas operações, começando pelas mesmas com os maiores tempos ociosos. Inexistindo melhora, e restrição ao tempo ciclo, muda-se o tempo de ciclo (dando preferência a um múltiplo da maior parte dos elementos) realizando novo balanceamento até atingir a eficiência máxima (NUNES, 2006).

3. Estudo de caso

No setor de preparações de uma empresa de confecções, para a produção de um determinado produto, o coordenador de produção planejou que com um quadro de doze funcionários, a meta diária de produção máxima seria de 320 peças/dia. Ao avaliar a produtividade, o gerente industrial observou que a produção diária estava com uma média de 250 peças/dia, representando uma diminuição de 21,88% em função da meta estipulada.

O gerente, em sua avaliação, concluiu que esse índice estava muito elevado para ter sido causado apenas pelas perdas normais que ocorrem no setor fabril. Solicitou então ao analista de processos que este fizesse uma avaliação do balanceamento da linha produtiva, verificando qual a quantidade de funcionários necessários para realizar uma produção de 250 peças/dia, qual seria a meta de produção para uma linha balanceada com 12 funcionários, e, caso quisessem dobrar a meta de produção com base na quantidade produzida atual, ou seja, de 250 para 500 peças/dia, qual o balanceamento e qual o número de funcionários necessários.

O analista de processos começou a avaliação por meio do levantamento das atividades necessárias para a formação da peça, seus tempos individuais e suas relações de precedência. Na Figura 3, observasse o diagrama de seqüência operacional, em que as atividades indicadas com D antes da numeração correspondem à formação da parte dianteira da peça, as com T correspondem à parte traseira, e com M à primeira atividade da montagem final.

Figura 3 – Diagrama de seqüenciamento operacional

Em seguida, calculou-se o peso de cada posição, somando de forma acumulativa, partindo do final do diagrama para o começo, as atividades com relação de precedência. A Tabela 2 demonstra os resultados encontrados.

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PRINCIPAL AUXILIAR

Atividades Individual Peso da posição Atividades Individual Peso da posição

M01 0,55 0,55

D07 1,72 2,27

D06 1,30 3,57

D05 0,40 3,97

D04 1,28 5,25

D03 1,20 6,45

D02 1,12 7,57 D08 0,49 6,94

D01 1,76 9,33

T05 0,22 0,77

T04 0,90 1,67 T07 0,40 1,17

T03 0,42 2,09 T08 0,34 2,01

T02 0,56 2,65

T01 0,58 3,23

Tabela 2: Cálculo do peso da posição

Calculados os pesos das posições, as atividades foram novamente ordenadas, mas ao invés de tomar como critério o seqüenciamento identificado no diagrama, foi tomado como novo critério os pesos posicionais, iniciando com a atividade que possui o maior peso e finalizando com a de menor, conforme pode ser visto na Tabela 3.

Elemento Precedência Peso de posição

D01 9,33

D02 3 7,57

D08 6,94

D03 4;10 6,45

D04 5 5,25

D05 6 3,97

D06 7 3,57

T01 3,23

T02 12 2,65

D07 8 2,27

T03 13 2,09

T08 2,01

T04 14;17 1,67

T07 1,17

T05 15;18 0,77

M01 9;16 0,55

Tabela 3 – Ordenação por peso de posição

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De posse dos resultados adquiridos, realizou-se um conjunto de atividades comuns a cada situação proposta pelo coordenador de produção, sendo elas: cálculo do tempo de ciclo; número de operadores necessários; seqüenciamento das atividades por operador; tempo individual de operação; tempo individual de ociosidade. A Tabela 4 apresenta os resultados encontrados para as três situações.

Meta 250 Meta 435 Meta 500

Min/Dia 480 Min/Dia 480 Min/Dia 480

t ciclo 1,92 T ciclo 1,10 t ciclo 0,96

Qde Elementos Soma ti t ocioso Elementos Soma ti t ocioso Elementos Soma ti t ocioso

1 D01 1,76 0,16 D01 1,10 0,00 D01 0,96 0,00

2 D02;D08 1,61 0,31 D01;T06 1,00 0,10 D01 0,80 0,16

3 D03;T01 1,78 0,14 D02 1,10 0,00 D02 0,96 0,00

4 D04;D05 1,68 0,24

D02;T09;T01 1,09 0,02 D02;T09 0,65 0,31

5 D06;T02 1,86 0,06 D03 1,10 0,00 D03 0,96 0,00

6 D07 1,72 0,20

D03;T02;T03 1,08 0,02 D03;T01 0,82 0,14

7 T03;T06;

T04 1,66 0,26 D04 1,10 0,00 D04 0,96 0,00

8 T07;T05;

M01 1,17 0,75 D04;D05;

T07 0,98 0,12 D04;D05 0,72 0,24

9 D06 1,10 0,00 D06 0,96 0,00

10 D06;T04 1,10 0,00 D06;T02 0,90 0,06

11 D07 1,10 0,00 D07 0,96 0,00

12 D07;T05 0,84 0,26 D07 0,76 0,20

13 T03;T06 0,76 0,20

14 T04 0,90 0,06

15 T07 0,62 0,34

TOTAL 13,24 2,12 12,69 0,55 12,69 1,71

Tabela 4 – Balanceamento utilizando diferentes tempos de ciclo

Calculados os balanceamentos, realizaram-se as análises das eficiências máximas e reais, conforme apresentado tabela 5.

Meta 250 435 500

Nº mínimo de operações (n) 7 12 14

Nº de operadores 8 12 15

Eficiência máxima (emax) 0,9851 0,9581 0,9442

Eficiência rela (ereal) 0,8620 0,9581 0,8262

Tabela 5 – Cálculo das eficiências

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Calculou-se a partir dos dados gerados os custos de transformação, já que o custo de material direto não será alterado, qual o custo unitário final, considerando a produção com base nas três metas. O resumo encontra-se na Tabela 6.

Custo de mão-de-obra (CMO) 26,65

Custo indireto de fabricação (CIF) 65,36

Demanda 250 435 500

Número de operadores 8 12 15

CMOT 213,27 319,90 399,88

Custo de transformação 278,63 385,27 465,24

Custo unitário 1,10 0,89 0,93

Tabela 6 – Cálculo do custo unitário

Como se pode observar, tanto na técnica ordenadora de posições ponderadas, através da análise da eficiência real, como também da análise do custo unitário, o melhor balanceamento entre as três analisadas é a que utiliza 12 pessoas para a execução das atividades. É necessário que a empresa em questão realize melhorias e/ou mudanças para aumentar a produtividade das atuais 250 peças/dia, buscando aproximar-se o máximo possível das 435 peças/dia. Na Figura 4 apresenta-se o novo diagrama de seqüenciamento operacional.

Figura 4 – Novo diagrama de seqüenciamento operacional

4. Conclusão

A aplicação das ferramentas proposta no estudo foram bastante eficazes na análise do problema gerado. A construção do diagrama de redes proporcionou uma melhor visualização do seqüenciamento das atividades para a formação do produto final. Além disso, também serviu como base para o cálculo dos pesos ponderados utilizados na técnica ordenadora de posições ponderadas.

A utilização dessa técnica foi de fundamental importância para o melhor balanceamento da linha produtiva, gerando o seqüenciamento das atividades dos elementos de forma a reduzir os seus tempos ociosos, devido ao agrupamento dos mesmos, quando possível, para a realização complementar de outras atividades operacionais.

Para trabalhos futuros, sugere-se a empresa a criação de planos de ações que possam gerar as melhorias necessárias para alcançar a meta ideal de 435 peças/dia, onde a ociosidade dos operadores tende a zero. No âmbito acadêmico pretende-se aplicar a programação linear para tomar decisões sobre aplicação ou não do impacto em atividades, para determinar a maneira menos onerosa de impactar atividades, encontrando o ponto ótimo, obedecendo restrições do

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processo e de investimento, pois com diagrama de redes maiores, o método CPM com relações conflitantes tempo-custo, utilizando a análise de custo marginal, pode tornar-se muito mais complexa.

Referências

MOREIRA, D. A. Administração da produção e operações. 2.ed, São Paulo: Cengage Learning, 2008.

NUNES, F. R. M. Apostila de Planejamento e Controle da Produção. Fortaleza. Univesidade Federal do Ceará, 2006.

OHNO, T. O Sistema Toyota de Produção: além da produção em larga escala. Porto Alegre: Bookman, 1997.

PEINADO, J.; GRAEML, A. R. Administração da Produção: Operações Industriais e

Serviços. Curitiba: Unicenp, 2007.

PRADO, D. Administração de projetos com PERT/CPM. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1984.

SLACK, N.; CHAMBERS, S.; JOHNSTON, R. Administração da Produção. 2. ed. São Paulo: Editora Atlas, 2002.

TUBINO, D. F. Sistemas de Produção: a produtividade no chão de fábrica. Porto Alegre: Bookman, 1999.