Layout…
“Layout é o posicionamento no espaçode departamentos ou postos de trabalho,
de modo a minimizar um custo,satisfazendo um conjunto de restrições”
Maria Antónia Carravilla
Objectivos de um layout
Minimizar custos de manuseamento dos materiais.
Utilização eficiente do espaço
Utilização eficiente da mão-de-obra
Eliminar o congestionamento
Facilitar/aumentar a entrada, saída e colocação dos materiais, produtos ou pessoas
Promover a qualidade de serviço e produto
Providenciar um controlo visual das operações ou actividades
Providenciar flexibilidade para a adaptação a mudanças
MIEEC/LEEC - Logística
Restrições na criação de um novo layout
Especificação dos objectivos do sistema em termos de output e flexibilidade
Obter estimativas das quantidades de produto e de procura que o sistema deverá fornecer
Requisitos de processamento nas células de trabalho, fluxo de quantidade de produtos entre os departamentos/postos de trabalhos
Espaço ocupado e necessário para os elementos, e disponível no local
Layouts Clássicos
Product layout
a planta é desenhada em torno do produto, todas as
actividades são implementadas para facilitar a produção
Sequência de produção (pastelaria)
Layouts Clássicos
Process layout
configurações onde operações de natureza ou funções
semelhantes são agrupadas em conjunto
a planta é dividida por departamentos, de acordo com as
várias tarefas de manufactura/produção que necessitam de
ser realizadas
Agrupamento de operações semelhantes
Layouts Clássicos
Cellular layout
no layout celular as máquinas são agrupadas por produto
a produção concentra-se num produto ou família de produtos
Linha de montagem em U (fábrica da Grohe)
Layouts Clássicos
Fixed-position layout
produto ou projecto mantém-se estacionário
apropriado para produtos maciços, grandes, pesados ou frágeis
ex: aviões, barcos, casas
exige mão-de-obra altamente especializada
Layouts Clássicos
Hybrid layout
utiliza princípios quer do Process layout quer do Product layout
o layout celular pode ser considerado como um layout híbrido
- permite grande variedade de produtos
- permite processos de produção mistos
Dimension Functional Cellular
Number of moves between departments many few
Travel distances longer shorter
Travel paths variable fixed
Job waiting times greater shorter
Throughput time higher lower
Amount of work in process higher lower
Supervision difficulty higher lower
Scheduling complexity higher lower
Equipment utilization lower higher
Principais características
Características
Layout Clássico
Custo Flexibilidade MotivaçãoFiabilidad
eProdução Utilização
Produto Baixo Baixa Baixa Elevada Elevada Elevada
Processos Alto Alta Alta Alta - Baixo
Celular Baixo Alta Alta Alta - Baixo
Híbrido - - - - - -
Posição Fixa - Baixa - - Baixa -
Inovação de layouts
Tornou-se necessário a introdução de um novo tipo de layout que ultrapassasse as dificuldades impostas pelos layouts anteriores
Um layout capaz de se adaptar à mudança de :• procura• tipo de produto• quantidade
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Novos layouts propostos
Resultaram da pesquisa efectuada pelo “Research Consortium on Next Generation Factory Layouts”
Este consórcio conta com a colaboração de três universidades:University of MinnesotaOhio State University Rensselaer Polytechnic Institute
O objectivo deste consórcio é:
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exploração de alternativas e de novas configurações de layout para as fábricas que possuem uma elevada variedade de produtos ou
uma grande volatilidade nos requesitos da sua produção
exploração de alternativas e de novas configurações de layout para as fábricas que possuem uma elevada variedade de produtos ou
uma grande volatilidade nos requesitos da sua produção
Importância de um novo layout
Questões a serem consideradas pela indústria:
Visão em vez de escala de produção (quantidade)
Capacidade de resposta em vez de custo
Capacidade de reconfiguração em vez de eficiência
Flexibilidade (rápida capacidade de readaptação)
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Next Generation Factory Layouts - NGFL
Novos layout propostos:
Distributed layoutModular layoutReconfigurable layout
“Operational performance” como objectivo central:Agile layout
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NGFL - Distributed layout
Layout totalmente distribuído
Process Layout Layout parcialmente distribuído
NGFL - Distributed layout Design Procedure for Distributed Layouts
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Procedimento de desagregação
do Departamento
Distribuição de cenários de procuraEncaminhamento de processos de produtoCarga de transferência de unidades de produtoDistâncias de viagem
Procedimento de alocação de fluxo
Procedimento dodesenho do Layout
NGFL – Modular LayoutIdeal para produtos diversificados
Variedade de produto e procura conhecido a priori, considerando uma procura estável.
Possui a capacidade de integrar redes de fluxo de materiais complexas (multi-produtos).
Arranjo e agrupamento de máquinas e recursos necessários para a criação do produto em sub-conjuntos de operações de diferentes encaminhamentos para uma configuração tradicional específica que minimiza distâncias de fluxos e ou custos.
Possível duplicação de máquinas.
O rendimento de algumas máquinas pode ser muito baixo ou nulo.
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NGFL – Modular Layout
Construído como uma rede de módulos básicos
Cada módulo representa um grupo de máquinas que tem um certo padrão de fluxo característico do layout tradicional.
Não existe nenhuma configuração definida que por si só seja capaz de descrever inteiramente o fluxo complexo de materiais num ambiente de manufactura de multi-produtos.
Os módulos podem ser adicionados e removidos conforme necessário.
É possível determinar a eficiência de cada configuração de layout sem as limitações associadas.
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NGFL – Modular Layout
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Layout modular da Motorola Inc. (fábrica de semicondutores)
5.01 5.02 5.03 5.04 5.05 5.06 5.07
2.01
2.07
2.06
3.07
3.087.03 7.02 7.01
7.04 7.05 3.04
6.01
1.03 1.04 1.05
1.02 1.01
Flowline for PHOTO
Functional Layout for ETCH
Functional Layout for
FILM Department
Flowline for BACKEND
Cell for ETCH, IMPLANT and PHOTO
Flowlines for DIFF
Functional Layout for
ETCH, FILM and PHOTO
2.08 2.09 2.10
Flowline for ETCH
5.05
4.01
2.02
2.05
3.01
3.04
3.06
5.02
5.03
5.04
3.02
3.05
NGFL – Modular Layout
MIEEC/LEEC - Logística
Layouts modulares
A B C D E
(a) Flowline Module
A B
C
G H
D
E F
(b) Branched Flowline Module A+B+C
(d) Machining Center Module
A
B
C
D
E
(f) Patterned Flow ModuleA
B C D
E
(e) Functional Layout Module
C
D
E
B
A
(c) Cell Module
NGFL – Modular LayoutString Matching-Based Design Procedure
MIEEC/LEEC - Logística
Identificar os encaminhamentospredominantes do
produto
Extração das“sub-strings”
comuns
Agregação das “sub-strings” comuns
e formulação de Módulos preliminares
Selecção do móduloe desenho de layout
NGFL - Reconfigurable layout
Recursos podem ser facilmente deslocados e com alguma frequência.
Estações de trabalho flexíveis.
Utilização de materiais leves para construção de máquinas que vão operar por forma a garantir que seja possível deslocar as mesmas de forma facilitada no espaço de trabalho
Layout da fábrica é variável, sendo possível fazer uma reconfiguração do layout de forma rápida e eficaz no mínimo de tempo necessário.
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NGFL - Reconfigurable layoutAdaptação rápida e eficaz as exigências do mercado
Possibilidade de produção em tempo real, sem necessidade de um planeamento demasiado elaborado que implique uma implementação mais rígida do layout.
O objectivo deste layout centra-se em reduzir os custos envolvidos no tratamento de material assim como custos relacionados com reconfiguração.
Conceito de plug-and-play ao nível das estações de trabalho
Optimização de medidas de performance através de minimização de tempos de ciclo e inventário de trabalho em curso.
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NGFL - Reconfigurable layoutMetodologia
MIEEC/LEEC - Logística
Design Data + New Product Design + New Processes Selected
Production Data
+ Expected Volume + Changed Product Mix
Revised Material Flow Matrices / Adjacency Matrices
Current Facility Layout Relocation Costs
Mat
eria
l Han
dlin
g C
osts
Facility Layout Design
Output + Machine Locations + Material Flow Plan
NGFL - Agile layout
Muitos dos modelos de layout baseiam-se em medidas estáticas de manuseamento de material.
Na prática estas soluções mostraram-se ineficientes - os layouts agéis visam ultrapassar estas limitações
O critério central para o seu desenho é a agilidade, tendo ainda em conta o tempo de ciclo, trabalho em curso e quantidade de produção.
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL - Agile layout Desenho de layout baseado em Filas
MIEEC/LEEC - Logística
Sistema de manuseamento de material
Departamentos de processamento
NGFL - Agile layout Desenho de layout baseado em Filas
MIEEC/LEEC - Logística
Buffer de entrada Buffer de saída
Empty trip from destination of previous delivery to origin of current request
Full trip from the origin of current request to its destination department
4
3
2
1
NGFL - Agile layoutEfeito das filas
Congestionamento é afectado por:
distância das viagens
meios de transporte
variabilidade na distância das viagens
número e capacidade de dispositivos de manuseamento de material
dispatching policies
processamento dos tempos de distribuição
existência de departamentos de processamento
MIEEC/LEEC - Logística
Resumo das características NGFL
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL Definição Vantagens Desvantagens
Distibuted
• Divisão da empresa em departamentos mais pequenos• Distribuição das encomendas pelas diferentes células de produção
• Menores custos associados ao custo de material• Possibilidade de reconfiguração (flexibilidade dos postos de trabalho) rápida como resposta a alterações temporárias na produção • Possibilidade de produzir varias sequências de produtos, e grande variedade dos mesmos simultaneamente
• Insensível a variações da procura• Sem coordenação probabilidade de atrasos significativos na produção• Divisão das encomendas por várias células pode causar um maior número de set up -> aumento do tempo de produção
Modular
• Constituído por uma rede de blocos associados por desempenharem funções semelhantes• Podem ser introduzidos ou removidos módulos, orientados para produção diversificada • A construção do produto final é feita por etapas, chegando a resultados intermédios, após cada módulo, até se constituir o produto final
• Cálculo simplificado da eficiência de cada módulo• Configurações que minimizam custos e distâncias de fluxos
• Alguns postos de trabalho podem apresentar rendimentos baixos ou nulos
Resumo das características NGFL
MIEEC/LEEC - Logística
NGFL Definição Vantagens Desvantagens
Reconfigurable
• Layout da fábrica está apto para reconfigurações de forma rápida e eficaz no mínimo de tempo necessário.
• Muita flexibilidade e fácil reconfiguração• Não há necessidade de planos de produção muito elaborados• Fácil adaptação às tendências do mercado
• Alterações da fábrica de forma a poder implementar este layout implicam a criação de pistas para a movimentação das máquinas
Agile• O critério base para o seu desenho é a agilidade
• Baseado em medidas dinâmicas de manuseamento de material.
• Necessidade de pesquisa futura dos modelos analíticos que tenham em conta as diferentes rotas e politicas de despacho na utilização de material.
Algoritmo de construção - CORELAP
MIEEC/LEEC - Logística
Define-se a tabela REL, o número de secções e suas respectivas áreas
Calcula-se o TCR (“Total Closeness Rating”) :
Escolhe-se a secção com o TCR mais elevado e esta será a primeira a ser colocada no centro, na implementação
Nas iterações seguintes:
Verifica-se a(s) secção(ões) com desejabilidade de adjacência mais elevada em relação às secções colocadas nas iterações anteriores
Soma dos valores numéricos associados às medidas de desejabilidade de adjacência com todas as outras secções
Soma dos valores numéricos associados às medidas de desejabilidade de adjacência com todas as outras secções
Seleciona-se aquela que possui o TCR mais elevado
Algoritmo de construção - CORELAP
MIEEC/LEEC - Logística
As duas primeiras secções seleccionadas são colocadas adjacentemente no centro da implantação
As secções são posicionadas em função da soma pesada da menor distância rectilinear entre a secção a colocar e cada uma das secções já colocadas
A valorização de uma solução é efectuada com base na soma pesada da menor distância entre cada par de secções
os pesos correspondem aos valores numéricos das suas medidas de desejabilidade de adjacência
Distância: dij = |xi-xj|+|yi-yj|Distância: dij = |xi-xj|+|yi-yj|
Exemplo de Aplicação - CORELAP
MIEEC/LEEC - Logística
Ordem de colocação dos departamentos: 9, 3, 7, 8, 6, 5, 4, 2, 1, 10
Valores de relação de proximidade e TCR:
Exemplo de Aplicação - CORELAP
MIEEC/LEEC - Logística
Colocação dos departamentos na implantação
- área da implantação não delimitada
Exemplo de Aplicação - CORELAP
MIEEC/LEEC - Logística
Colocação dos departamentos na implantação :
- comprimento da área fabril =2*largura da área fabril
MIEEC/LEEC - Logística
Layouts
Apesar de no futuro muitas fábricas precisarem de soluções de layout personalizadas, estes
devem ser robustos, flexíveis e ágeis.
Todos os projectos desenvolvidos nessa área devem explorar novas maneiras de atingir este
objectivo
Bibliografia
MIEEC/LEEC - Logística
http://wps.prenhall.com/bp_krajewski_opsmgmt_7/0,9149,1373472-,00.html
www.dei.isep.ipp.pt/~jtavares/PhD_Tese/Resumo_PhD.htm - Capitulo 2
www.snc.edu/socsci/chair/333/bricks/Layout.html
www.siit.tu.ac.th/karndee/course/
Lee J. Krajewski, Larry P. Ritzman - Operations management : strategy and analysis
Hyer, Nancy – Reorganizing the factory, competing through cellular manufacturing
Immer, John R. - Layout Planning Techniques
www.ie.umn.edu/faculty/faculty/pdf/ngfl.pdf
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