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Simulação de célula robotizada numa linha de produção de veios para aumentar o OEE dos equipamentos

Reis, Diogo Nuno Barbeitos

Abstract

A presente dissertação foi realizada no âmbito de um projeto individual em contexto industrial, inserido no 2º ano do Mestrado em Engenharia e Gestão de Operações da Universidade do Minho. O objetivo principal centrou-se em aumentar os índices de Overall Equipment Effectiveness (OEE) de uma linha dedicada á produção de veios, na unidade fabril da WEGeuro - Indústria Elétrica, S.A. em Santo Tirso, aplicando ferramentas Lean Manufacturing. Em primeira instância, foi elaborada uma fundamentação teórica detalhada, estabelecendo uma base teórica dos temas a aplicar na prática ao longo do projeto, relacionadas principalmente com o Lean Production. De seguida, foi apresentada a história da empresa a onde decorreu o estágio, bem com a sua notoriedade, a nível global e nacional e, a sua unidade produtiva em Santo Tirso. A metodologia de investigação utilizada foi a Action-Research, que tem como primeira etapa diagnosticar a situação atual. Para tal, foram efetuadas diversas visitas ao chão de fábrica e utilizadas ferramentas como estudo de tempos, diagrama de Spaghetti e análise ABC, tendo por base os dados do sistema WEG Shop Floor Management (WSFM), uma ferramenta que recolhe os dados dos equipamentos em tempo real e calcula o respetivo OEE. Posteriormente, após a verificação de desperdícios e de oportunidades de melhoria, foram propostas ações de melhoria, em específico, uma célula robotizada que teve como base um software de simulação industrial para estimar a atualização no OEE dos equipamentos, conjugadas com ferramentas como o Standard Work e o diagrama de Gantt. Como resultado da simulação, verificou-se um aumento geral do OEE dos equipamentos gargalo em 2,74%.

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Universidade do Minho Escola de Engenharia Diogo Nuno Barbeitos Reis Simulação de célula robotizada numa linha de produção de veios para aumentar o OEE dos equipamentos Outubro de 2023 Universidade do Minho Escola de Engenharia Diogo Nuno Barbeitos Reis Simulação de célula robotizada numa linha de produção de veios para aumentar o OEE dos equipamentos Dissertação de Mestrado em Engenharia e Gestão de Operações – Ramo de Especialização em Gestão Industrial Trabalho efetuado sob a orientação do Professor Doutor José Dinis Araújo Carvalho Outubro de 2023 ii DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. Licença concedida aos utilizadores deste trabalho Atribuição CC BY https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ iii AGRADECIMENTOS A realização desta dissertação de mestrado não seria possível sem o apoio profissional e acima de tudo pessoal, de algumas pessoas que diretamente, ou indiretamente, contribuíram para que a sua elaboração se tornasse uma realidade. Deste modo, demonstro a minha profunda gratidão e reconhecimento pelo enorme contributo que me foi prestado pelas pessoas em questão. Ao Professor Doutor Dinis Carvalho, pelo apoio prestado durante o desenvolvimento do projeto, enaltecendo a disponibilidade demonstrada ao longo da elaboração da dissertação. Á WEGeuro - Indústria Elétrica, S.A, especialmente aos meus orientadores Eng.ª Sandra Sousa e Eng.º João Pereira, pela oportunidade de desenvolver o meu projeto de dissertação nesta empresa e pelo modo como me acolheram, prestando o apoio e disponibilidade necessários para a realização desta dissertação. Ao meu grupo de amigos, pela paciência, pelo apoio e por estarem sempre comigo em todos os momentos da minha vida. Á minha família, em especial aos meus pais e avós, que representaram um papel determinante nesta jornada da minha vida, demonstrando sempre apoio incondicional nos momentos mais críticos e me motivando para enfrentar e superar os desafios. Por último, a todos os que, de algum modo, contribuíram para o meu crescimento pessoal e profissional durante o meu percurso académico. iv DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. v Simulação de célula robotizada numa linha de produção de veios para aumentar o OEE dos equipamentos RESUMO A presente dissertação foi realizada no âmbito de um projeto individual em contexto industrial, inserido no 2º ano do Mestrado em Engenharia e Gestão de Operações da Universidade do Minho. O objetivo principal centrou-se em aumentar os índices de Overall Equipment Effectiveness (OEE) de uma linha dedicada á produção de veios, na unidade fabril da WEGeuro - Indústria Elétrica, S.A. em Santo Tirso, aplicando ferramentas Lean Manufacturing. Em primeira instância, foi elaborada uma fundamentação teórica detalhada, estabelecendo uma base teórica dos temas a aplicar na prática ao longo do projeto, relacionadas principalmente com o Lean Production. De seguida, foi apresentada a história da empresa a onde decorreu o estágio, bem com a sua notoriedade, a nível global e nacional e, a sua unidade produtiva em Santo Tirso. A metodologia de investigação utilizada foi a Action-Research, que tem como primeira etapa diagnosticar a situação atual. Para tal, foram efetuadas diversas visitas ao chão de fábrica e utilizadas ferramentas como estudo de tempos, diagrama de Spaghetti e análise ABC, tendo por base os dados do sistema WEG Shop Floor Management (WSFM), uma ferramenta que recolhe os dados dos equipamentos em tempo real e calcula o respetivo OEE. Posteriormente, após a verificação de desperdícios e de oportunidades de melhoria, foram propostas ações de melhoria, em específico, uma célula robotizada que teve como base um software de simulação industrial para estimar a atualização no OEE dos equipamentos, conjugadas com ferramentas como o Standard Work e o diagrama de Gantt. Como resultado da simulação, verificou-se um aumento geral do OEE dos equipamentos gargalo em 2,74%. PALAVRAS-CHAVE Desperdícios, Lean Manufacturing, OEE, Simulação, Standard Work vi Simulation of a robotic cell in a production line for shafts to increase equipment OEE ABSTRACT This dissertation was conducted as part of an individual project in an industrial context, integrated into the 2nd year of the Master's degree in Engineering and Operations Management at the University of Minho. The main objective was focused on increasing the Overall Equipment Effectiveness (OEE) indices of a dedicated shaft production line at the manufacturing facility of WEGeuro - Electrical Industry, S.A. in Santo Tirso, through the application of Lean Manufacturing tools. Initially, a comprehensive theoretical framework was developed, establishing a theoretical foundation for the concepts to be applied in practice throughout the project, primarily related to Lean Production. Afterwards, the history of the company where the internship took place was presented, along with its global and national prominence, and its production unit in Santo Tirso. The research methodology employed was Action-Research, with the initial step being the diagnosis of the current situation. To achieve this, numerous visits to the factory floor were conducted, and tools such as time studies, spaghetti diagrams, ABC analysis, and data from the WEG Shop Floor Management (WSFM) system were utilized. The WSFM tool collects real-time equipment data and calculates the Overall Equipment Effectiveness (OEE) by multiplying the three indices. Afterwards, following the identification of waste and improvement opportunities, improvement actions were proposed, specifically a robotic cell. This was based on industrial simulation software to estimate the enhancement in OEE of the equipment, in conjunction with tools such as Standard Work and a Gantt chart. As a result of the simulation, an overall increase of 2.74% in OEE of the bottleneck equipment was observed. KEYWORDS Lean Manufacturing, OEE, Simulation, Standard Work, Waste vii ÍNDICE Agradecimentos ..................................................................................................................................... iii Resumo................................................................................................................................................... v Abstract.................................................................................................................................................. vi Índice .................................................................................................................................................... vii Índice de Figuras.................................................................................................................................... xi Índice de Tabelas .................................................................................................................................. xiv Índice de Equações ............................................................................................................................... xv Lista de Abreviaturas e Acrónimos ........................................................................................................ xvi 1. Introdução ......................................................................................................................................... 1 1.1 Contextualização ......................................................................................................................... 1 1.2 Objetivos ..................................................................................................................................... 2 1.3 Metodologia de Investigação ........................................................................................................ 3 1.4 Estrutura da Dissertação ............................................................................................................. 4 2. Fundamentação Teórica .................................................................................................................... 6 2.1 Lean Manufacturing e Toyota Production Systems (TPS) ............................................................. 6 2.1.1 Os 7 Desperdícios Lean e os 3M ................................................................................ 7 2.1.2 Princípios do Lean ...................................................................................................... 9 2.1.3 Implementação do Lean Production – benefícios e desafios ..................................... 10 2.2 Metodologias Lean e outras ferramentas ................................................................................... 11 2.2.1 Kaizen ...................................................................................................................... 11 2.2.2 Standard Work .......................................................................................................... 12 2.2.3 Análise ABC .............................................................................................................. 13 2.2.4 Diagrama de Spaghetti ............................................................................................. 14 2.2.5 Diagrama de Gantt ................................................................................................... 14 xiv ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 - Descrição das atividades realizadas em cada secção .......................................................... 29 Tabela 2 -Veios Stock de Segurança..................................................................................................... 49 Tabela 3 - Tempos de Ciclo (Duração de Atividades dos Veios SS) ...................................................... 51 Tabela 4 - Tempos de Ciclo Veios SS ................................................................................................... 52 Tabela 5 - Tempos de Setup (Duração de Atividades Veios SS) ............................................................ 54 Tabela 6 - Continuação Tempos de Setup (Duração de Atividades Veios SS) ....................................... 55 Tabela 7 - Tempo de Setup Médio na Masted ...................................................................................... 56 Tabela 8 - Tempo de Setup Médio dos Tornos ..................................................................................... 57 Tabela 9 - Tempo de Setup Médio na Eumach ..................................................................................... 58 Tabela 10 - Distribuição do Tempo Eficiente ........................................................................................ 67 Tabela 11 - Percentagem de Peças Conformes .................................................................................... 67 Tabela 12 - OEE e Capacidade Produtiva da Linha .............................................................................. 68 Tabela 13 - Atualização Atividades Tempos de Ciclo ............................................................................ 82 Tabela 14 - Tempos de Ciclo Atualizados ............................................................................................. 83 Tabela 15 - Sequência de Operações Standardizada ............................................................................ 86 Tabela 16 - Resultados Diagrama de Gantt .......................................................................................... 89 Tabela 17 - Resultados após Simulação Industrial ............................................................................... 90 Tabela 18 - Alterações no OEE do Bottleneck....................................................................................... 91 Tabela 19 - Melhorias Estimadas Após Implementação da Célula ........................................................ 94 Tabela 20 - Ganhos Estimados no aumento da Quantidade Produzida ................................................ 96 Tabela 21 - Ganhos estimados na redução do número de Operadores ................................................ 96 xv ÍNDICE DE EQUAÇÕES Equação 1 - Índice de Disponibilidade .................................................................................................. 62 Equação 2 - Índice de Eficiência........................................................................................................... 63 Equação 3 - Índice de Qualidade .......................................................................................................... 63 Equação 4 - Capacidade Linha Produtiva Estado Futuro ...................................................................... 93 Equação 5 - Unidades Estimadas Produzidas Danobat ........................................................................ 93 Equação 6 - Unidades Estimadas Produzidas Hwacheon ..................................................................... 93 Equação 7 - Produtividade da Linha por Operador ............................................................................... 93 Equação 8 - ROI Anual ......................................................................................................................... 97 Equação 9 - Payback Mensal ............................................................................................................... 97 xvi LISTA DE ABREVIATURAS E ACRÓNIMOS CNC – Computerized Numerical Control ID – Índice de Disponibilidade IE – Índice de Eficiência IQ – Índice de Qualidade OEE – Overall Equipment Effectiveness OP – Ordem de Produção PCP – Planeamento e Controlo da Produção TPM – Total Productive Maintenance TPS – Toyota Production System WSFM – WEG Shop Floor Management KPI – Key Performance Indicator SS – Stock de Segurança 1 1. INTRODUÇÃO A presente dissertação resulta de um projeto concebido, na sequência do Mestrado em Engenharia e Gestão de Operações, com o propósito de aprimorar o desempenho da linha de veios na WEGeuro - Indústria Elétrica, S.A., referida doravante como WEG, aplicando princípios associados ao Lean Thinking. O primeiro capítulo tem como intuito contextualizar acerca do tema analisado, apresentando os objetivos a serem alcançados com o desenvolvimento do projeto e, descrevendo a metodologia de investigação utilizada. De seguida, a estrutura da dissertação é apresentada, a par de uma breve visão geral dos capítulos que a compõem. 1.1 Contextualização A indústria está em constante evolução e, por conseguinte, o mercado cada vez mais competitivo, fruto das exigências incitadas pelos clientes que pretendem produtos personalizados, entregues rapidamente, com qualidade e baixo custo. Face a este cenário, as empresas precisam de encarar uma atitude próativa para se afirmarem com sucesso no exigente mundo empresarial e se tornarem mais flexíveis e adaptáveis às constantes variações da procura, de forma a manterem-se competitivas e inovadoras (Garre et al., 2017). A filosofia Lean Production (Womack, Jones, & Roos, 1990) é uma das abordagens de produção encontradas para as empresas subsistirem no mercado e resistirem á concorrência. O conceito surgiu na Toyota Motor Company após a II Guerra Mundial, procurando a eliminação dos diferentes desperdícios que existem dentro de uma organização, através de melhorias que aumentam a capacidade do sistema produtivo (Monden, 1998; Ohno, 1988). Associado ao conceito de Lean Production, tem-se a metodologia de gestão denominada de Lean Thinking (Womack & Jones, 1996), que se baseia em cinco princípios: valor, cadeia de valor, fluxo contínuo, produção puxada ou pull e procura pela perfeição. Deste modo, a base do Lean Thinking definese como um paradigma de gestão centrado no cliente, assentado no aumento da produtividade e redução dos custos através da eliminação dos desperdícios, tendo em conta a melhoria contínua e o respeito pelas pessoas. Assim, é necessário recorrer a Key Performance Indicators (KPI), por forma a tomar decisões mensuráveis e assentes em factos concretos. De acordo com (Haddad et al., 2021), o indicador mais utilizado é o Overall Equipment Efectiveness (OEE). Derivadamente, como forma de aumentar o OEE e 2 com o propósito de combater os desperdícios detetados, recorre-se a diversas ferramentas Lean, de entre as quais se pode destacar os 5S, a Gestão Visual, o Standard Work e o Single Minute Exchange of Dies (SMED) (Melton, 2005). A WEGeuro - Indústria Elétrica, S.A., empresa onde decorreu esta dissertação, tem vindo a adotar o modelo Lean Production, por isso, surge o presente projeto, visando a melhoria contínua dos seus processos produtivos. Na presente dissertação, os resultados obtidos através da implementação do Lean são provenientes de um software de simulação industrial providenciada pela KUKA.sim. A simulação industrial é uma ferramenta eficaz na facilitação da tomada de decisão, pois permite criar e testar experiências em vários modelos, podendo posteriormente ser decidido qual o modelo a ser utilizado. Através da mesma, é possível prever os resultados, sem a necessidade de aplicar um investimento ou alterar o sistema produtivo. 1.2 Objetivos O presente projeto de dissertação foca-se no objetivo de melhorar o desempenho da linha produtiva de veios da WEG, sendo que irá incidir na análise do indicador do OEE dos equipamentos pertencentes á linha produtiva e, na aplicação das metodologias Lean Thinking, com o intuito de eliminar desperdícios. Deste modo, torna-se imperativo estabelecer as bases do projeto, identificando os assuntos primordiais que devem ser tomados em conta, como: • A situação do estado atual e os OEE´s dos equipamentos; • Os desperdícios e oportunidades de melhoria existentes; Com o intuito de recolher a informação relevante aos assuntos mencionados, foram estabelecidas etapas para o estudo: 1º. Analisar o estado atual no chão de fábrica, recorrendo a observações e a cronometragens; 2º. Recolher e analisar os dados provenientes do WSFM acerca das ineficiências mais impactantes; 3º. Identificar oportunidades de melhoria, por forma a eliminar as ineficiências e consequentemente aumentar o OEE; 3 4º. Em junção com a equipa, definir a ação de melhoria, recorrendo a ferramentas Lean Manufacturing; 5º. Analisar software de simulação industrial; 6º. Avaliar o impacto dos resultados estimados. Neste sentido, os principais resultados esperados são: • Redução de Paragens Não Planeadas e custos associados; • Aumento do Índice de Disponibilidade e consequentemente do OEE; • Aumento da produtividade. 1.3 Metodologia de Investigação O desenvolvimento desta dissertação teve como base uma fundamentação teórica detalhada, por forma a recolher informação acerca dos conceitos mais relevantes associados ao tema em estudo. Neste sentido, foi realizada uma pesquisa em várias fontes literárias, nomeadamente, fontes primárias, secundárias e terciárias, incluindo livros, artigos científicos e de jornal e, dissertações onde foram realizadas investigações anteriores. De modo a atingir todos os objetivos desta dissertação, aplicou-se a metodologia de Investigação Action Research. Esta metodologia é caracterizada por ser uma investigação ativa onde há o envolvimento, não só do investigador, como de todas as pessoas envolvidas no projeto (O’Brien, 1998). Esta metodologia de investigação envolve um ciclo de cinco fases: 1) Diagnóstico: consiste na identificação do(s) problema(s) inerente(s) ao sistema produtivo em análise e recolha dos dados necessários para elaborar um diagnóstico mais detalhado. Neste caso de estudo, o problema central relaciona-se com o excesso de Paragens Não Planeadas em determinados eventos, que contribuem para a estagnação do OEE dos equipamentos. 2) Planeamento das ações: consideram-se ações de melhoria de modo a colmatar os problemas identificados na fase anterior. Neste caso em específico tenciona-se implementar medidas, por forma a eliminar ou mitigar as ineficiências que contribuem para o aumento do tempo improdutivo. 3) Implementação das ações: são colocadas em prática as ações previstas na fase anterior. 4) Avaliação: avaliam-se as consequências das medidas implementadas, tendo em consideração os indicadores de desempenho definidos; 4 5) Aprendizagem: analisam-se as propostas e as conclusões retiradas através dos resultados obtidos. Figura 1 - As cinco fases da metodologia investigação-ação 1.4 Estrutura da Dissertação A presente dissertação encontra-se dividida em 7 capítulos principais. O primeiro serve como introdução ao projeto desenvolvido, incidindo na contextualização do projeto e descrevendo resumidamente qual o seu tema, sendo definidos os objetivos e os respetivos resultados esperados, bem como a metodologia de investigação utilizada ao longo do projeto. No segundo capítulo é apresentada a fundamentação teórica dos temas fundamentais abordados ao longo do projeto, bem como algumas ferramentas relacionadas ao Lean Thinking. O terceiro capítulo tem como função apresentar a empresa onde o estágio curricular foi realizado, através do contexto histórico da mesma, a principal gama de produtos, o atual layout e o processo produtivo geral. O quarto capítulo apresenta uma análise crítica do estado atual da linha produtiva dos veios, seguindose da identificação das principais ineficiências. 5 Em continuidade com o capítulo quatro, surge o quinto capítulo, que retrata a proposta de melhoria concebida para reduzir, ou eliminar, essas mesmas ineficiências. No sexto capítulo, são analisados e discutidos os resultados obtidos após a implementação da ação de melhoria, bem como justificar financeiramente o hipotético investimento aplicado. Por fim, no sétimo capítulo são apresentadas as conclusões resultantes da elaboração do projeto. 6 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Neste capítulo é apresentada a fundamentação teórica relacionada aos temas essenciais para estabelecer a base teórica dos conceitos aplicados na prática, durante o decorrer do projeto da dissertação. Deste modo, inicia-se com uma abordagem do conceito de Lean Manufacturing, abordando o Toyota Production System, os 7desperdícios e os 3M, a filosofia Lean Thinking e os seus princípios, bem como os benefícios e desafios associados à sua implementação. Em seguida, são apresentadas algumas das metodologias e ferramentas comumente empregues na implementação dos princípios Lean. 2.1 Lean Manufacturing e Toyota Production Systems (TPS) A segunda Guerra Mundial foi um período difícil para a indústria automóvel japonesa, que colocou mesmo em causa a sua sustentabilidade. Um dos principais problemas resultantes foi a escassez de recursos, pessoas, espaços, materiais, entre outros (Ohno, 1988). A indústria era, maioritariamente, dominada pelos Estados Unidos da América, que se focavam no aumento da produtividade (Hu, 2013). Face a este cenário, a empresa japonesa Toyota Motor Company tinha uma grande quantidade de stock de produtos acabados que, acrescendo a graves problemas financeiros, fez com que a Toyota se visse obrigada a criar formas de produção. Foi assim que Taiichi Ohno, na Toyota desde 1943, começou a estudar esta produção em massa da indústria americana, identificando dois grandes problemas: 1. Grandes tamanhos de lote originam grandes quantidades de stock, o que resulta em elevados custos; 2. Produção não centrada na satisfação do cliente (Holweg, 2007; Hunter, 2008). Consequentemente, foi desenvolvido o sistema de produção focado no processo, conhecido por “Toyota Production System” (TPS), introduzindo um novo paradigma de produção, ao produzir automóveis com menores níveis de stock, esforço humano, investimento e defeitos, e, em simultâneo, com maior qualidade, melhor produtividade, maior variedade e melhor utilização dos recursos (Liker, 2004; Womack et al., 1990). O maior destaque do TPS surgiu na década de 1980, quando indicadores como a qualidade e a eficiência foram superiores aos dos automóveis americanos, uma vez que apresentavam uma maior longevidade e uma menor necessidade de reparações. Na década seguinte as vantagens continuaram a ser notadas, 7 nomeadamente quanto à forma como se projetavam e produziam os automóveis com este processo produtivo, revelando numa elevada consistência (Liker & Morgan, 2006). Ao longo dos anos, foram várias as empresas a implementar o sistema TPS e em 1990 o termo “Lean” foi generalizado entre os gestores industriais. O conceito lean consiste fundamentalmente na unificação de várias práticas de gestão, como é o caso do Kaizen, JIT, MRP, de forma a criar um sistema de alta qualidade que produza ao ritmo das necessidades do cliente com o mínimo desperdício possível no processo (Lewis, 2000). A filosofia TPS foi representada na famosa casa TPS, tonando-se num ícone cultural e servindo de base para grande parte das empresas industriais em todo o mundo. Estando esta representada na Figura 2. Figura 2 - Casa TPS (Adaptado de Liker, 2004) 2.1.1 Os 7 Desperdícios Lean e os 3M Desperdício é considerado por (Womack & Jones, 2003) como toda a atividade que consome recursos e não acrescenta valor ao cliente. Existem vários tipos e causas de desperdícios, tanto no processo de criação de produtos como na prestação de serviços. Os autores referem a existência de sete tipos de desperdício, categorizados do seguinte modo: 14 A análise ABC não ajuda apenas as empresas a priorizar os seus esforços de melhoria, mas também a alocar recursos, como tempo e dinheiro, de modo mais eficiente. Isso evita a dispersão de esforços em causas de baixa relevância, concentrando-se naquelas que realmente farão a diferença. 2.2.4 Diagrama de Spaghetti O diagrama de Spaghetti consiste numa ferramenta simples que permite identificar o percurso percorrido por um operador ou material durante a execução de um processo (Plenert, 2010). O objetivo desta ferramenta Lean é expor no layout, utilizando uma linha contínua para desenhar o caminho, processos ineficientes, distâncias e deslocamentos excessivos entre as fases do processo, de modo a compreender melhor o circuito dos materiais ou operadores e torná-lo mais prático, eliminando ao máximo o desperdício identificado. Para avaliar o impacto das ações de melhoria, deve elaborar-se um diagrama que represente o estado atual e, mais tarde, um diagrama com o estado após a implementação das melhorias (Dennis, 2017). Na Figura 4 é possível observar um esquema exemplificativo de um Diagrama de Spaghetti. Figura 4 - Diagrama de Spaghetti (Adaptado de (Roser, 2015) 2.2.5 Diagrama de Gantt O diagrama de Gantt é das técnicas mais utilizadas no planeamento de tarefas e na gestão de projetos, consistindo numa representação gráfica temporal, por meio de barras horizontais. Segundo (Seppänen, 2009), refere-se a um gráfico de barras com informações do cronograma, onde as atividades são listadas 15 do lado direito e as durações apresentam-se como barras horizontais de acordo com as datas de início e de fim. Essa metodologia é consideravelmente simples e de fácil interpretação quando aplicada a pequenos projetos. Porém, respetivamente a projetos mais ambiciosos, a visualização e interpretação acaba por não ser simplificada, devido á quantidade de tarefas que frequentemente decorrem paralelamente. 2.2.6 TPM (Total Productive Maintenance) O TPM nasceu no Japão, após as empresas japonesas perceberem que só um sistema integrado lhes permitiria ter qualidade total nos seus produtos, já que não poderiam produzir com qualidade e dentro das exigências pretendidas, se os equipamentos apresentassem deficiências (Wireman, 2004). Assim, esta filosofia tem como objetivo eliminar todos os desperdícios, com uma abordagem inovadora à manutenção, que permite a otimização dos equipamentos, eliminando falhas e possíveis causas de falha (Gosavi, 2006). Deste modo, a metodologia distingue-se por atribuir a responsabilidade pela limpeza, inspeção e manutenção geral do equipamento a todos os funcionários que nele trabalhem, com o intuito de manter o sistema estável e evitar paragens inesperadas (Liker, 2004). Nakajima (1988), afirma que a palavra “total” da filosofia TPM assume três significados: • Eficácia Total: consiste na procura contínua pela melhoria da qualidade e da produtividade, com a redução de custos e aumento da segurança resultante da manutenção dos equipamentos; • Manutenção Total: significa estabelecer um plano de manutenção para toda a vida útil dos equipamentos, reduzindo o número de manutenções necessárias. Deste modo, a disponibilidade do equipamento é aumentada; • Participação Total: pretende-se o envolvimento de todos os colaboradores da empresa na realização de atividades de Manutenção Autónoma. Em síntese, o que é pretendido é a diminuição ou eliminação da manutenção corretiva, incentivando o operador dedicado ao equipamento a realizar a sua manutenção, aumentando a eficiência e diminuindo o número de paragens. 16 O modelo apresentado por (Nakajima, 1988), contempla oito pilares como elementos básicos que permitem alcançar os objetivos do TPM, como pode-se constatar na Figura 5. Figura 5 - Oito pilares do TPM (Adaptado de (Nakajima, 1988)) De seguida será descrito o Overall Equipment Effectiveness (OEE), um conceito associado à filosofia TPM. 2.2.7 Overall Equipment Effectiveness A eficiência e a eficácia são palavras de ordem no mercado atual, cada vez mais competitivo, o que significa que quanto maior a eficiência e a eficácia de uma organização, maior será a sua produtividade (Relkar & Nandurkar, 2012). O OEE é uma ferramenta de medição quantitativa que avalia o desempenho dos equipamentos. Este indicador foi desenvolvido por (Nakajima, 1988) ,a partir do conceito de TPM e, define-se como uma medida do desempenho total do equipamento, ou seja, o grau com o qual o equipamento trabalha, em relação ao suposto. Posteriormente á sua análise permite aferir as perdas de eficiência e verificar o efeito originado pela eventual realização de atividades de melhoria. “Se não consegue medir não consegue controlar” (Wauters & Mathot,2002). Neste sentido, (Nakajima, 1988) compreende as denominadas “Seis Grandes Perdas” em três fatores: Disponibilidade, Velocidade e Qualidade, destacando a influência que estes terão no tempo disponível para a produção. Essas perdas são resumidas na Figura 6. 17 Figura 6 - As seis grandes perdas: Disponibilidade, Velocidade e Qualidade (Adaptado de(Nakajima, 1988)) O OEE é calculado através do produto dos três fatores: disponibilidade, velocidade e qualidade, conforme representado nas seguintes equações: • Disponibilidade: representa-se pelo rácio entre o tempo de funcionamento e o tempo de abertura. O primeiro tempo, designado de Tempo de Funcionamento, diz respeito ao Tempo de Abertura menos as Paragens Não Planeadas. Já o tempo de Abertura diz respeito ao tempo total de turno menos as Paragens Planeadas, tais como, pausas, períodos sem nada para produzir, manutenções planeadas e os tempos de formação e reuniões. 1. Disponibilidade = Tempo de Funcionamento Tempo de Abertura • Velocidade: este avalia a velocidade de produção do equipamento e compara o que a máquina produz com o que a máquina deveria produzir se o equipamento estivesse na sua capacidade máxima. Neste fator são consideradas as pequenas paragens e a redução de velocidade do equipamento. 2. Velocidade = Tempo de Ciclo Ideal × Peças Produzidas Tempo de Funcionamento 18 • Qualidade: corresponde à relação entre o número de peças conformes produzidas e o número total de peças produzidas. Correspondendo a produtos que não vão de encontro aos standards de qualidade, incluindo peças que necessitem de retrabalho. 3. Qualidade = Peças Com Defeito Peças Produzidas Peças Produzidas (Nakajima, 1988) definiu o OEE de Classe Mundial em 85%, afirmando que as condições ideais para os três fatores do OEE seriam disponibilidade igual ou superior a 90%, velocidade igual ou superior a 95% e qualidade igual ou superior a 99%. 19 3. APRESENTAÇÃO DA EMPRESA WEGEURO Neste capítulo, o objetivo é contextualizar o projeto abordado nesta dissertação, o qual foi desenvolvido na empresa denominada WEGEuro – Indústria Elétrica, S.A, doravante referida por WEG. Numa primeira instância, será efetuada uma breve introdução à empresa, destacando a sua história e as atuais unidades fabris presentes em Portugal. Em seguida, serão apresentados exemplos de produtos comercializados pela WEG, juntamente com uma abordagem geral acerca da composição de um motor elétrico. Por fim, será realizada uma breve explicação do processo de fabricação dos motores elétricos. 3.1 História da Empresa Fundada em 1961, na cidade de Jaraguá do Sul, em Santa Catarina, por três irmãos, a WEG (com o logotipo representado na Figura 7 - Logo WEG) é uma empresa brasileira especializada essencialmente no mercado de motores elétricos. A história desta empresa é o resultado da combinação de conhecimentos e experiências de um eletricista, um gestor e um mecânico. Inicialmente, a empresa era conhecida como "Eletromotores Jaraguá", porém, os seus fundadores decidiram renomeá-la para "WEG". Werner Ricardo Voigt, Eggon João da Silva e Geraldo Werninghaus, retratados na Figura 8, tinham raízes alemãs e desejavam que o nome da empresa refletisse essa herança. Deste modo, eles combinaram as iniciais dos seus nomes para criar a palavra alemã "WEG", que significa "caminho". Figura 7 - Logo WEG 20 Figura 8 - Werner Voigt, Eggon Silva e Geraldo Werninghaus A mentalidade visionária dos seus fundadores, naquela que foi a procura por internacionalizar os seus produtos, transcendeu o nome da WEG para além das fronteiras nacionais, convertendo uma pequena empresa local em uma empresa multinacional. De momento, conta com 45 fábricas distribuídas por 12 países e vende os seus produtos para mais de 100 países, como ilustra a Figura 9. Figura 9 - Distribuição das fábricas e escritórios comerciais da WEG 21 À medida que foram conquistando o sucesso, os fundadores abraçaram uma visão ambiciosa e, conseguiram expandir o seu portfólio de produtos e estender a sua presença global. Neste contexto, na década de 80, a WEG optou por diversificar as suas atividades, indo além da mera produção de motores elétricos. Essa decisão estratégica consagrou a empresa não apenas como uma fabricante de motores, mas também como uma fornecedora integral de sistemas elétricos industriais. Assim sendo, a WEG atualmente está inserida em cinco áreas de negócio. Sendo estas as áreas dos Motores Elétricos e Redutores, Tecnologia de Automação, Transmissão e Distribuição, Geração de Energia e Tintas e Vernizes. É descrita, na Figura 10, uma síntese das áreas mencionadas. 3.2 Missão Visão e Valores A WEG abraça a missão de prosseguir o seu crescimento, adotando uma abordagem rápida e sustentável, mantendo, ao mesmo tempo, uma estrutura de negócios caracterizada pela simplicidade. Deste modo, procura harmonizar as capacidades inerentes a uma empresa de alcance global e a disponibilidade sempre que necessário. Assim sendo, a sua visão cinge-se por atingir um patamar de excelência e reconhecimento internacional no domínio das máquinas elétricas, oferecendo uma extensa gama de produtos e promovendo soluções completas e eficientes. Figura 10 - Áreas de negócio da WEG 22 De modo a esclarecer a sua atividade, a WEG fundamenta-se em seis valores essenciais, os quais estão enumerados na Figura 11, acompanhados de uma breve explicação de cada um deles. 3.3 WEG Manufacturing System Os principais objetivos da WEG incluem aumentar a competitividade e a sustentabilidade, sendo que para isso, são produzidos e comercializados produtos de alta qualidade, a preços competitivos e dentro dos prazos estipulados. Com a finalidade de alcançar os objetivos referidos, a empresa visa a melhoria contínua com a participação ativa dos seus colaboradores e a redução de custos por meio da eliminação de perdas e desperdícios no seu processo de produção. Neste contexto, a WEG implementou o programa chamado WEG Manufacturing System (WMS), que tem como finalidade aprimorar a segurança no trabalho, a qualidade dos produtos, a produtividade, a manutenção e a logística da empresa. Esse programa reflete o compromisso da WEG em alcançar os seus objetivos, através de processos eficientes e melhorias contínuas nas suas operações de fabricação. Como tal, o WMS pode ser entendido como uma estrutura, assemelhando-se a uma casa, sustentada por 20 pilares, subdivididos em duas categorias principais: pilares técnicos e pilares gerenciais. Os pilares técnicos têm como objetivo primordial a melhoria contínua, visando a eliminação de perdas e Figura 11 - Valores da WEG 23 desperdícios presentes no processo produtivo. Em contrapartida, os pilares gerenciais refletem o comprometimento das pessoas e da empresa em apoiar e auxiliar os pilares técnicos na identificação e eliminação dos desperdícios identificados. Estes 20 pilares que constituem o WMS, podem ser observados na Figura 12. 3.4 A WEG em Portugal Em maio de 2002, a WEG deu início às suas operações em Portugal por meio da aquisição da unidade da empresa Efacec Motors, localizada na Maia. Essas instalações abrangem uma área total de 19.590 metros quadrados e, foram a primeira empresa da WEG na Europa. Posteriormente, em 2017, a WEG expandiu ainda mais as suas operações em Portugal com a abertura de uma nova unidade em Santo Tirso, que se tornou a maior unidade industrial da WEG na Europa, com uma área total de 43.364 metros quadrados. Considerando as duas instalações em Portugal, a WEG emprega atualmente mais de 750 colaboradores, fortalecendo a sua presença e capacidade de produção na região europeia. Mais recentemente, a unidade da Maia está em processo de transferência para Santo Tirso, de modo a facilitar e centralizar as operações. Figura 12 - Os 20 pilares WMS 30 Por último, ainda na mesma secção, é realizada a equilibragem do rotor, servindo fundamentalmente para assegurar que o centro de massa do rotor está perfeitamente posicionado quando ele está em rotação, caso contrário, o desequilíbrio poderia causar danos significativos ao motor durante a operação. Portanto, a equilibragem é um passo crítico para garantir a qualidade e a confiabilidade dos motores produzidos. Na secção da Bobinagem, Estatores e Chaparia é realizado um conjunto de processos essenciais para a criação das bobinas que serão posteriormente montadas no estator. Estes processos incluem o enrolamento, prensagem, conformação e isolamento das bobinas. Primeiramente, são recebidas as chapas magnéticas, que passam por um processo de corte e ranhura, desempenhando um papel crucial na formação do estator, por meio do processo de prensagem. Seguidamente, as bobinas são enroladas de acordo com as especificações necessárias. Em seguida, são submetidas a processos de prensagem e conformação para garantir a sua forma adequada e integridade estrutural. O isolamento das bobinas é uma etapa crítica, assegurando que cada bobine permaneça isolada eletricamente de outras, prevenindo curtos-circuitos. Após essa preparação, as bobines são enroladas no estator, elaborando a parte fundamental do motor. Posteriormente é realizada a ligação das fases e, as extremidades das bobines são devidamente amarradas e finalizadas em termos elétricos. Faz parte do controlo de qualidade, um ensaio elétrico que é conduzido após esta fase, verificando se tudo está em conformidade com as especificações e padrões. Este teste garante que o motor seja eletricamente seguro e funcione corretamente. Finalmente, ocorre o processo de impregnação, no qual o estator bobinado é submerso em resina. Esse processo confere ao estator maior resistência mecânica e isolamento elétrico, garantindo a sua durabilidade e desempenho ao longo do tempo. Na seção da Maquinagem, como o próprio nome sugere, a atividade principal envolve a usinagem de vários componentes dos motores, como tampas e carcaças. Isso é realizado por meio de processos de torneamento, fresagem e furação. Após a conclusão da produção de todos os componentes necessários e a chegada destes à secção da Montagem, inicia-se o processo de montagem do motor. Durante esta fase, todos os componentes são reunidos e montados para compor o motor completo. Além disso, as ligações elétricas essenciais são realizadas para garantir que o motor está completamente funcional e pronto a utilizar. 31 Por fim, o motor passa pelo processo de pintura e/ou decapagem, onde será revestido com a tinta apropriada para proteção e acabamento estético. Após a pintura, o motor é devidamente embalado, preparando-se para a expedição. Por forma a facilitar a compreensão do processo descrito, foi elaborado um esquema simplificado do mesmo, no Apêndice 1. 32 4. DESCRIÇÃO DO ESTADO ATUAL E ANÁLISE CRÍTICA Este capítulo tem como objetivo descrever a situação atual da linha produtiva em estudo, bem como analisar os principais problemas da mesma. Deste modo, serão descritas todas as etapas do processo produtivo da linha de veios, enfatizando que o foco incidirá em 4 dos 5 centros de trabalho dedicados á produção de veios. Numa segunda instância, será efetuada uma crono análise com base em dados recolhidos no chão de fábrica através de cronometragens que foram realizadas, bem como uma análise aos dados recolhidos do sistema WEG Shop Floor Management (WSFM), que se encontra em vários centros de trabalho da fábrica, o que irá permitir calcular o percentual atual de indicadores que vão servir como comparação para perceber se a implementação da célula irá beneficiar a linha produtiva. De seguida, procede-se à análise crítica e identificação dos principais problemas identificados, para os quais a implementação da célula robotizada tem como objetivo mitigar alguns desses problemas e trazer vantagens económicas á empresa. 4.1Descrição da linha de produção de veios A secção dedicada á produção de veios contempla 5 máquinas de usinagem que tem como objetivo criar peças com geometrias simples e com diferentes acabamentos de superfície, tendo em conta as especificações que são requeridas pelos clientes. Os centros de usinagem atuam sob Comando Numérico Computadorizado (CNC), permitindo auxiliar os processos industriais e, executando um conjunto de funções que não necessitam de troca manual de ferramentas. A remoção de material é a principal operação das máquinas, sendo que, trabalhando uma peça em bruto, é formada uma peça usinada com um formato personalizado através de ferramentas de corte. Assim sendo, no caso da linha produtiva em estudo, os barões de aço brutos, após cortados, possuem comprimentos que podem chegar até aos 2 metros de comprimento, 15 cm de diâmetro e 300Kg de peso, o que implica que as máquinas dedicadas á produção possuam grande envergadura. Após todas as 4 fases do processo, o barão de aço transformar-se-á num veio, que vai ser posteriormente integrado num motor com determinadas propriedades. Os equipamentos que constituem a linha produtiva dos veios são as seguintes: • 1 fresadora dedicada ao facejamento e á execução de furos; • 2 tornos horizontais; 33 • 1 fresadora dedicada ao escatelamento; • 1 retificadora. É ilustrado na Figura 18 o layout desta linha produtiva, de modo que seja percetível a disposição das máquinas na fábrica. De modo a entender melhor quais são as funcionalidades de cada um dos equipamentos, são descritas as operações efetuadas por cada um. 4.1.1 Operações efetuadas pelos Equipamentos Começando pela área que se dedica á serração dos troços de aço em bruto, os operadores aplicam inicialmente uma operação de corte, através de um serrote automático, em barões de aço que chegam até aos 6 metros de comprimento e são colocados no carrinho de transporte. Figura 18 - Layout dos equipamentos que constituem a linha de veios 34 No final do processo, como é verificado na Figura 20, o barão de aço bruto é transformado num barão de aço cortado e, fica com o seguinte aspeto: Figura 20 - Barão de aço bruto convertido em barão de aço cortado Posteriormente, o carrinho que contém os barões de aço cortados, vai esperar que o AGV (Figura 21) o venha recolher e, que o transporte automaticamente até ao buffer de entrada da primeira máquina que dá início á linha produtiva em estudo. Enfatizando o facto de que, na grande maioria dos casos, os lotes são compostos por veios múltiplos de 4 unidades, nunca excedendo as 12 unidades. Figura 19 - Centro de Trabalho Serrote 35 Figura 21 - AGV A Masted (Figura 22), que é a primeira máquina do processo produtivo, é caracterizada por ser uma fresadora que se dedica primeiramente ao facejamento das extremidades dos barões de aço. Para isso é utilizada uma ferramenta de corte, neste caso uma fresa, que contém pastilhas, de modo a limpar as extremidades e retirar cerca de 2,5 milímetros em cada extremidade. Após isso, a ferramenta será automaticamente substituída por uma broca que tem o propósito de fazer um pré furo no lado do ventilador do veio. Apenas deste modo o veio consegue se suportar horizontalmente na máquina da próxima fase. Por último, é efetuada mais uma mudança de ferramenta, neste caso a broca será substituída por um macho que serve para roscar a extremidade do lado de ataque do veio e que tem como objetivo facilitar a introdução do veio na massa rotorica numa fase mais avançada. No final do processo, o barão de aço é transformado num barão de aço faceado e com furos e, fica com o aspeto apresentado na figura 23. Figura 22 - Centro de Trabalho Masted 36 Após o barão de aço sair da Masted faceado e com furos, a operação que se segue é o torneamento, sendo que, é o operador da máquina atual que vai abastecer o buffer entre processos associado á máquina posterior. Para realizar a segunda operação, a linha conta com 2 tornos que se caracterizam pela possibilidade de trabalhar em paralelo, porém, frequentemente, a produzir materiais diferentes. Deste modo, o Planeamento e Controlo de Produção (PCP) atribui para cada um destes centros de trabalho o seu respetivo material, no entanto, na eventualidade de um torno não ter planeamento e o outro estar em atraso na produção, é efetuado o torneamento desses mesmos materiais na máquina disponível. Importa ainda ressalvar que a sequência standard das tarefas realizadas pelo operador, neste equipamento, são iguais em ambos os tornos. Seguindo a sequência da linha produtiva, a máquina que procede á Masted é a Danobat (Figura 24), que se evidencia por ser o torno mais convencional, bem como o mais antigo desta linha. Tendo em consideração este fator, o PCP atribui, estrategicamente, a esta máquina, os lotes de materiais que menos tempo demoram a produzir, bem como aqueles que são menos produzidos. Esta estratégia serve o propósito de minimizar a probabilidade de ocorrência de não conformidades, uma vez que este torno necessita de mais manutenções, as ferramentas têm maior desgaste e, em geral, esta máquina tem menor eficiência. O equipamento em questão é destinado a remover material da superfície do barão de aço bruto, em movimento de rotação, recorrendo a uma ferramenta de corte que se desloca continuamente. Neste processo a peça rotaciona em volta do eixo principal da máquina e a ferramenta deslocasse numa trajetória no mesmo plano do referido eixo. Por forma a dar uma primeira mão de desbaste ao barão, é utilizado um capto que contem uma pastilha, percorrendo o sentido da direita para a esquerda, desbastando todo o lado do ataque do veio. De seguida, o capto será automaticamente substituído por um buril que terá a função de desbastar o lado do ventilador, bem como desbastar a zona da chaparia e iniciar os acabamentos de ambos os lados e da zona da chaparia e, posteriormente, ranhurar o veio. Figura 23 - Barão de aço cortado convertido em barão de aço faceado e com furos 37 Em alternativa, é disponibilizada a Hwacheon (Figura 25) e, embora tenha a mesma finalidade que a Danobat, esta máquina é mais recente, conta com um software mais sofisticado e requer menos intervenções por parte da manutenção. Assim sendo, tendo em conta o historial de produção de 2022, embora a Danobat tenha produzido maior frequência de veios, a Hwacheon foi a máquina que teve maior percentagem de ocupação assumindo os 2 turnos de trabalho e as horas de trabalho efetivo. No final do processo, o barão faceado é transformado num veio torneado e fica com o aspeto demonstrado na Figura 26: Figura 24 - Centro de Trabalho Danobat Figura 25 - Centro de Trabalho Hwacheon 38 Após o veio torneado sair de um dos tornos, a seguinte operação é o escatelamento do veio. Para tal, são aglomerados idealmente lotes múltiplos de 4 unidades, de modo a beneficiar da capacidade que a Eumach (Figura 27) tem para realizar o escatel em 4 veios diferentes, simultaneamente. O propósito desta operação é realizar o canal de chaveta (conhecido como escatel), sendo este que vai permitir que a chaveta encaixe perfeitamente no escatel. A chaveta tem como função permitir a transmissão de velocidade, através do movimento axial com o componente de transmissão, sendo neste caso um acoplamento. De modo ao escatel ser realizado, será necessária a utilização de uma fresa, de modo que a ponta do veio seja usinada. Importa ainda referir que apenas em 1 veio podem ser usinados vários escatéis, com diâmetros diferentes, dependendo do tipo de motor ao qual o veio se destina. Figura 27 - Centro de Trabalho Eumach No final do processo, o veio torneado é transformado num veio escatelado e fica com o seguinte aspeto: Figura 26 - Barão de aço faceado e com furos convertido em veio torneado 39 Para finalizar a descrição da linha produtiva e, apesar de não ter sido alvo de estudo, é feita uma menção ao centro de trabalho dedicado á retificação de veios. O equipamento em questão é a Ger (Figura29) e o seu objetivo tem por base corrigir irregularidades, dar acabamento fino e exatidão dimensional aos veios, sendo que para isso é utilizado um rebolo cilíndrico. No final do processo, o veio escatelado é transformado num veio retificado e finalizado, pronto para ser inserido na massa rotorica na próxima fase do processo e, fica com o seguinte aspeto: Figura 28 - Veio torneado convertido em veio escatelado Figura 29 - Equipamento Ger Figura 30 - Veio escatelado convertido em veio finalizado 46 Relativamente às tarefas referentes ao setup de ambos os tornos, estes contam com a seguinte sequência: 1º. Abrir a ordem de produção no WSFM enquanto a máquina está a tornear o veio do lote anterior; 2º. Simultaneamente ao funcionamento da máquina, é necessário colocar o número do material no SGPROD e procurar o programa associado ao mesmo, de modo que, posteriormente, quando a máquina terminar o torneamento da última peça do lote anterior, o programa seja transferido para o controlador CNC. O programa contém o código que vai dar instrução á máquina acerca de todos os movimentos que vão ser necessários efetuar, bem como quais ferramentas utilizar. Seguidamente, o programa associado ao novo material é enviado remotamente do computador para o controlador CNC; 3º. Mediante a eventualidade de o próximo barão de aço a ser torneado ter um furo roscado diferente do barão de aço da operação anterior, será necessário trocar o contra-ponto, para um compatível com o próximo material; 6º. O programa que foi transferido para o controlador CNC tem de ser verificado e confirmado pelo operador; 7º. O operador tem de referenciar a máquina acerca do seu ponto de origem, executando o “zero peça”, sendo que para isso precisa de dar instrução á máquina para iniciar a rotação e, em modo manual encostar a ferramenta de acabamento no topo da face do Lado de Ataque e dar uma entrada com 0,1mm de profundidade; 8º. Nesta etapa, é necessário o operador “subir os offset´s”, ou seja, dar a instrução á máquina para retirar menos material que aquele que estava programado. Com isto, pretende-se prevenir eventuais defeitos no veio, sendo que se verifica regularmente uma instabilidade nas pastilhas das ferramentas. Assim sendo, é garantido que na “fase teste” do primeiro veio, ele não vai ser logo desbastado com maior profundidade do que aquela que é permitida; 9º. Realização da “fase teste”; 10º. É utilizado ar comprimido diretamente no veio; 11º. Após a “fase teste” estar completa, a porta é aberta e o operador vai medir com o micrômetro todos os segmentos do veio para se certificar que os seus diâmetros não ficaram abaixo de pretendido; 47 12º. A porta é fechada e os “offset´s” são ajustados, ou seja, é retirada manualmente no controlado CNC a diferença entre o diâmetro da “fase de teste” e aquilo que está especificado pelo desenho técnico, em cada um dos segmentos do veio. Figura 33. Sequência Produtiva, Incluindo Atividades Padrão e Setup, nos Tornos 48 No que diz respeito às atividades que compõem o setup da Eumach, esta conta com a seguinte sequência de atividades: 1º. Abrir a ordem de produção no WSFM enquanto a máquina está a escatelar os veios do lote anterior; 2º. Simultaneamente ao funcionamento da máquina, é necessário colocar o número do material no SGPROD e procurar o programa associado ao mesmo, de modo que, posteriormente, o operador saiba quais as variáveis a utilizar; 3º. Os calços que foram utilizados para apoiar os veios e, que dependiam do diâmetro dos veios introduzidos na máquina, são retirados para que seja efetuada a troca por outros calços compatíveis com os diâmetros dos veios do novo lote. As possibilidades do número de caços que são possíveis trocar vão de nenhum até oito calços, dependendo de fatores como a quantidade de veios que vão ser introduzidos face á quantidade que já estava na máquina e, se verificam-se diferenças nos diâmetros do assento mancal dianteiro e traseiro (zonas de apoio do veio) dos veios que já estavam na máquina, face aos que vão ser introduzidos. É ainda utilizado ar comprimido para limpar os calços que são removidos. 4º. O operador desloca-se até á prateleira que contém os calços e que se situa junto á máquina, uma vez que o operador pode ter a necessidade de transportar 2 calços em cada mão de volta para a máquina, sendo que cada calço pesa em volta de 4Kg; 5º. Os calços vão ser colocados na máquina, nos locais definidos para o efeito; 6º. O espaçamento entre os batentes vai ser ajustado ao comprimento dos veios que vão ser introduzidos, por intermédio de um berbequim. Os batentes têm o propósito de referenciar a máquina para o ponto de origem, sendo que para isso, a ponta do veio do lado do ventilador tem de encostar no batente; 7º. As variáveis associadas ao dimensionamento do escatel vão ser definidas no controlado CNC; 8º. Vai ser realizado o “Zero Peça”, sendo assim definido o ponto de origem. No caso de os veios terem comprimento superior a 1140 milímetros, são desaparafusados os batentes e é necessário o ponto de origem ser definido através do uso de um comparador. No caso de os veios terem comprimento igual ou inferior a 1140 milímetros, então será através do encosto do veio ao batente. 49 4.2 Recolha e tratamento de dados A metodologia aplicada para a recolha de dados do estado atual baseou-se na observação da sequência de atividades de produção, bem como na análise dos roteiros, composta pela soma do tempo de ciclo com o tempo de setup, já elaborados pela empresa, sendo que, algumas cronometragens realizadas aos materiais que foram objetivo de estudo, foram atualizados, de modo a aumentar a confiabilidade dos dados e servir de ponto de partida para posteriormente calcular os ganhos com a implementação da célula robotizada. Em virtude da grande variabilidade de produtos, foi efetuada uma análise do histórico de produção nos centros de trabalho no último ano, por forma a que o estudo incidisse nos materiais que mais foram produzidos e, que se distinguiam dos demais por serem produzidos para Stock de Segurança. A Tabela 2 representa todos os materiais produzidos na linha produtiva no período compreendido entre 01/01/2022 e 01/01/2023. Tabela 2 -Veios Stock de Segurança 50 4.2.1 Tempos de Ciclo e Tempos de Setup Tendo em conta a enorme variedade de materiais produzidos, é notória a necessidade de ser determinado um tempo de ciclo médio para cada máquina. Para isso, foram efetuadas cronometragens a todas as atividades, de cada uma das máquinas supramencionadas, como se pode comprovar nos registos efetuados nas tabelas presentes nos Apêndices 2, 3 e 4 , por forma a atualizar os tempos em que era expectável que o operador produzisse o material. Nota para o facto de que alguns dos desvios de tempos mais evidentes, no que diz respeito ás mesmas atividades, que podem ser observados nas tabelas presentes nos Apêndices, estão diretamente relacionados com fatores relacionados ao processo e não á falta de ritmo dos operadores. Embora sejam notórios alguns pequenos desvios inevitáveis em determinadas atividades, estes são fruto de fatores como o peso do material ou o comprimento do material. Fatores como a diminuição da velocidade das pastilhas na primeira peça em todas as máquinas ou o facejamento da ponta de um barão de aço que inevitavelmente irá demorar mais a usinar, são desvios mais frequentes e mais impactantes. Foi então necessário efetuar observações diretas e posteriores análises da informação e dos dados recolhidos, tendo os operadores sido observados durante um intervalo de tempo considerável. Consecutivamente, foi utilizada a metodologia de “Métodos e Tempos” realizada pela WEG, aplicando coeficientes de compensação utilizados para considerar fatores externos que influenciam o trabalho do operador, como é possível constatar no apêndice. Os coeficientes utilizados foram: • Esforço mental: compensa a diminuição progressiva da capacidade de produção do operador. Nas atividades observadas, o seu grau de esforço foi considerado leve. • Esforço físico: variando entre as tarefas, os esforços avaliados atingiram graus de fadiga médios. • Monotonia: está relacionada com a duração da operação. Como as tarefas praticadas são, habitualmente de média duração, a monotonia pode ser considerada baixa. • Condições ambientais: dividida em 5 áreas (térmicas, atmosféricas, ruído, humidade e vibração), sendo que apenas a térmica e a vibração têm influência no centro de trabalho e, apresentam intensidade baixa. Na seguinte tabela, (Tabela 3) podemos constatar os tempos de ciclo de cada uma das atividades que compõem os materiais SS (stock segurança), com os respetivos coeficientes de compensação aplicados, 51 que atualmente estão vigorados em cada máquina, na linha produtiva. Sendo que as atividades padrão foram separadas das atividades setup, por uma questão de facilitar a interpretação dos dados. Podemos observar os tempos médios que cada uma das tarefas necessita para ser elaborada, sendo que, apenas as operações de facear e furar, tornar e escatelar possuem tempos diferentes mediante o material a ser usinado. Deste modo, na Tabela 4, podemos observar o Tempo de Ciclo definitivo de cada um dos veios SS, resultante da soma de todos os tempos das tarefas assinaladas a cinzento, com os tempos das operações assinaladas a azul. Tabela 3 - Tempos de Ciclo (Duração de Atividades dos Veios SS) 52 Interpretando os tempos de ciclo médios determinados, com base no historial do ano de 2022, é possível observar que a coluna da Danobat está incompleta. Isso deve-se ao facto de nenhum dos materiais que foram considerados como stock de segurança terem sido produzidos neste equipamento, sendo apenas exposto o tempo de ciclo médio. O motivo pelo qual o tempo de ciclo médio da Danobat é diferente do tempo de ciclo médio da Hwacheon prende-se pelo facto de que os veios torneados no primeiro torno, são os menos produzidos e com menor tempo de ciclo, como explicado anteriormente. Porém, os tempos de ciclo médios de ambas as máquinas seriam iguais, se não fosse efetuada esta distinção de equipamentos, visto que as suas sequências standard são iguais. Tabela 4 - Tempos de Ciclo Veios SS 53 No que diz respeito á Eumach, apesar de ter capacidade para escatelar 4 veios, foi determinado o tempo de ciclo para apenas 1 unidade, mantendo a sintonia com as restantes máquinas. As cronometragens recolhidas foram sempre efetuadas em lotes múltiplos de 4 unidades, porém, foi aplicada a proporcionalidade para tarefas em que o número de veios influenciava o tempo de ciclo. Permanecendo o tempo de ciclo em atividades que não dependiam do número de veios e demoravam sempre o mesmo tempo. No que concerne aos tempos de setup, na WEG são distinguidos os setup´s em setup completo, setup parcial e setup igual, por forma a facilitar o planeamento do PCP. O setup completo é efetuado quando a preparação a ser realizada exige que sejam feitas as trocas de todas as ferramentas, ou ajustes dos parâmetros do processo. Por outro lado, o setup parcial é realizado quando somente algumas das ferramentas, ou ajustes dos parâmetros do processo eventualmente necessitem de ser alterados. Em contrapartida, o setup igual é realizado quando determinada tarefa não está dependente de caraterísticas do produto e necessita em qualquer circunstância de ser realizada na primeira peça do lote. De modo a conferir qual é a média de tempo de setup para cada uma das máquinas, foram recolhidas amostras dos tempos de todas as atividades que compunham o setup de cada uma das máquinas e, foram levantados do sistema informático da WEG os dados de todos os materiais que foram produzidos no ano de 2022 para cada uma das máquinas, com o intuito de perceber que tipo de setup´s é que foram realizados na mudança de cada um dos materiais, dado que o historial de produção pode ser filtrado pela ordem que efetivamente os materiais foram produzidos. Nas seguintes tabelas, é possível verificar o tempo médio de setup que cada uma das tarefas demora a ser efetuada, com os coeficientes de compensação aplicados. 54 Tabela 5 - Tempos de Setup (Duração de Atividades Veios SS) No caso da operação de Escatelar, verificam-se nuances que impactam o tempo das atividades que compõem o setup, como é o caso da remoção dos calços e utilização de ar comprimido nos mesmos, sendo que o tempo desta atividade está diretamente dependente do número de calços que vão ser trocados. O tempo que o operador demora a efetuar deslocação até ao armário e a voltar, também depende do número de calços que o operador vai transportar, sendo que o operador necessita de fazer mais 2 deslocações no caso de serem necessários trocar mais de 4 calços. O tempo que o operador demora a efetuar a efetiva colocação dos calços no interior da máquina também está dependente da quantidade dos mesmos. Assim sendo, uma vez que apenas foram realizadas cronometragens a situações onde foram trocados 4 ou 8 calços, as restantes possibilidades tiveram de ser apuradas através de proporcionalidade. No caso do desaparafusar dos batentes e fazer zero peça, esta atividade está 55 dependente do número de veios que são colocados. Para comprovar o que foi mencionado, é apresentada a Tabela 6. Tabela 6 - Continuação Tempos de Setup (Duração de Atividades Veios SS) Após os tempos médios das atividades de setup serem evidenciados, é necessário calcular o tempo médio dos setup´s completo, parcial e inteiro de cada máquina. Em relação á operação de facear e furar, as atividades que compreendem o setup igual são todas menos a troca de calços, sendo que esta é a única que é realizada exclusivamente quando há a necessidade de trocar o material por outro com diâmetro diferente. Todas as restantes são realizadas em qualquer circunstância. Existindo apenas o setup completo e setup igual nesta máquina. Como é possível constatar na Tabela 7. 62 No que diz respeito ao cálculo do Índice de Disponibilidade (ID), este representava a fração do Tempo Operacional em relação ao Tempo Disponível, conforme demonstrado na Equação 1. O ID levava em consideração as Paragens Não Planeadas que eram registadas pelo operador no WSFM. O Tempo Disponível da máquina era calculado automaticamente pelo sistema, com base no sinal que indicava que a máquina estava em funcionamento. O Índice de Eficiência (IE) representava a fração de tempo que seria esperada para produzir o número total de peças planeadas durante o Tempo do evento “Operando”, conforme expresso na Equação 2. O IE tinha como objetivo contabilizar e identificar as ineficiências na operação, destacando qualquer desvio em relação ao tempo previsto para a produção completa das peças. Figura 36 - Distribuição do Tempo Equação 1 - Índice de Disponibilidade 63 Finalmente, o Índice de Qualidade (IQ) era determinado pela relação entre o número total de peças conformes e o número total de peças produzidas. O IQ tinha como objetivo medir a qualidade geral da produção, destacando a proporção de produtos que atendiam às especificações desejadas em relação ao total de unidades fabricadas. Assim sendo, por meio dos três índices mencionados, tornava-se possível calcular o OEE, que nada mais era do que o resultado da multiplicação dos três índices, servindo como uma métrica abrangente que avaliava a eficiência geral do processo de produção. 4.3 Análise Crítica e Identificação de Problemas Utilizando o mesmo período temporal acima mencionado, foi realizada uma análise através do estudo do OEE, com o intuito de identificar quais eram as ineficiências com maior impacto no processo. Deste modo, foram consultados os dados do WSFM, o que permitiu concluir qual o OEE de cada uma das máquinas, bem como entender qual seria a capacidade produtiva da linha caso as ineficiências fossem excluídas a 100%. 4.3.1 Índice de Disponibilidade Em uma primeira avaliação, utilizando o sistema WSFM, foram analisados os dados relacionados ao cálculo do Índice de Disponibilidade (ID), através da distribuição do tempo disponível em cada uma das máquinas no decorrer do ano de 2022, como é possível analisar nos Gráficos abaixo inseridos. Equação 2 - Índice de Eficiência Equação 3 - Índice de Qualidade 64 No que concerne á Masted, o período desta análise totaliza 93501,38 minutos de tempo disponível, sendo que dos 117600 minutos (224 dias de trabalho) de tempo de 1 turno, foram retiradas 24099,62 minutos de paragens planeadas, contabilizando as refeições que duram 45 minutos de almoço e 20 minutos de lanche diariamente, a falta de programação que se verifica quando não há necessidade de produzir e as manutenções planeadas. Foram observadas posteriormente a quantidade de minutos despendidos referentes a Paragens Não Planeadas e, foi possível deduzir que em 27% do tempo disponível para produzir, foram sofridas Paragens Não Planeadas, correspondendo a 24830,81 minutos. No que diz respeito á Danobat, uma análise abrangente do tempo disponível revelou um período total de 162973,92 minutos de tempo disponível. Inicialmente, dos 222 600 minutos correspondentes a 212 dias de trabalho em 2 turnos, foram retiradas 59626,08 minutos de paragens planeadas. Essas paragens incluíam intervalos para refeições, com 90 minutos de almoço e jantar e, 40 minutos de lanche diariamente, bem como a falta de programação em momentos em que não havia necessidade de Figura 37 - Distribuição do Tempo Disponível (Masted) Figura 38 - Distribuição do Tempo Disponível (Danobat) 65 produção e manutenções planeadas. Além disso, foi observado que em 26% do tempo total disponível para produzir, equivalentes a 42 783,54 minutos, ocorreram Paragens Não Planeadas. A Hwacheon conta com um total de 193832,93 minutos de tempo disponível. Sendo que, dos 233100 minutos correspondentes a 222 dias de trabalho divididas por 2 turnos, foram retiradas 39267,07 minutos de paragens planeadas. Essas paragens incluíam intervalos para refeições, com 90 minutos de almoço e jantar e, 40 minutos de lanche diariamente, bem como a falta de programação em momentos em que não havia necessidade de produção e manutenções planeadas. Além disso, foi observado que em 22% do tempo total disponível para produzir, equivalentes a 42314,28 minutos, ocorreram Paragens Não Planeadas. Uma vez que a Eumach consegue produzir 4 veios em simultâneo, esta só necessita de apenas 1 turno de trabalho. Totalizado em 118650 minutos, correspondentes a 226 dias de trabalho. Discriminando a totalidade de horas do turno em Paragens Planeadas e Tempo Disponível, associamos a estas 44237,68 Figura 39 - Distribuição do Tempo Disponível (Hwacheon) Figura 40. Distribuição do Tempo Disponível (Eumach) 66 minutos e 74412,32 minutos respetivamente. Foram observadas posteriormente a quantidade de minutos despendidos referentes a Paragens Não Planeadas e, foi possível depreender que em 42% do tempo disponível para produzir, foram sofridas Paragens Não Planeadas, correspondendo a 31411,11 minutos. 4.3.2 Índice de Eficiência A abordagem utilizada para determinar este indicador esteve relacionada com o facto de o tempo operacional anual não corresponder ao tempo real de produção, bem como alguma negligência por parte dos operadores quando faziam o registo do motivo da paragem ocorrida. Uma vez que o operador tinha de iniciar e finalizar a OP no sistema WSFM, foi possível recolher a informação acerca do Tempo Real de produção, no evento “Operando”. Consequentemente, após comparar o tempo registado no evento “Operando” com o Tempo Operacional, foi possível detetar discrepâncias entre ambos, sendo que ambos deveriam ser iguais. O que motivou esta discrepância foi o facto de os operadores, por vezes, demorarem mais tempo a produzir que aquilo que estava estipulado. Consequentemente, ou a máquina assumia o evento de “Paragem Não Justificada”, ou o operador necessitava de apontar justificações irreais do motivo da paragem, sendo que, por vezes, os motivos justificados eram referentes a Paragens Planeadas, explicando a diferença de valores. Ou seja, não havia nenhuma justificação que explicasse a falta de eficiência de um operador ou máquina. Sendo que a diferença entre o Tempo Produção Planeado e o Tempo registado no evento “Operando”, seria a quantidade de minutos em que houve falta de eficiência por parte dos operadores ou até da própria máquina. Deste modo, como é possível verificar na Tabela 10, foi necessário dividir o Tempo de Ciclo Planeado, pelo Tempo registado no evento “Operando”, por forma a calcular o índice de eficiência de cada uma das máquinas. 67 Tabela 10 - Distribuição do Tempo Eficiente 4.3.3 Índice de Qualidade O índice de Qualidade foi o indicador que menos impactou o OEE dos equipamentos, uma vez que todos os procedimentos são cumpridos com o máximo rigor pelos operadores. A Tabela 11, abaixo mencionada, comprova isso mesmo. 4.4 Eficiência Global do Equipamento (OEE) e Capacidade Produtiva Ao analisar o desempenho operacional dos equipamentos, conclui-se, através da multiplicação dos 3 índices, que o OEE dos equipamentos atingiu valores que ainda tinham margem para melhorar este indicador. Tabela 11 - Percentagem de Peças Conformes 68 Na Tabela 12, abaixo ilustrada, estão mencionados os indicadores do OEE associados aos 4 equipamentos, sendo que através deste indicador é possível depreender qual é a capacidade diária possível de atingir se hipoteticamente não se verificassem ineficiências no processo. Tabela 12 - OEE e Capacidade Produtiva da Linha Observando a tabela, é possível verificar que a capacidade da linha produtiva são 68,78 veios escatelados. Porque embora a Eumach esteja preparada para produzir no máximo 90,70 unidades, isso não aconteceria devido á falta de material proveniente dos tornos. De igual modo, embora a Masted tenha capacidade para abastecer ambos os tornos com 71,06 unidades, isso não seria viável uma vez que os tornos não têm essa capacidade. Contribuindo para uma acumulação excessiva de stock. Salientando que este estudo considera apenas o histórico do que foi realizado em 2022 e, todos as projeções são baseadas em dados passados. Com a implementação da célula robotizada, pretende-se aproximar o mais possível a produção á sua capacidade máxima da linha. Sendo que para isso, é necessário identificar quais foram as Paragens Não Planeadas que tiveram mais impacto em cada um dos equipamentos. Averiguando a tabela, é notória a discrepância entre o Índice de Disponibilidade de todos os equipamentos face ao IE e ao IQ. Mediante este cenário, foi imperativo avaliar as Paragens Não Planeadas, a fim de identificar e analisar os eventos principais que causaram interrupções na produção. Para alcançar esse objetivo, foi realizada uma Análise ABC dos eventos que pertenciam às Paragens Não Planeadas, referente a todos os 4 equipamentos, com o propósito de identificar as causas subjacentes que estavam a prejudicar significativamente o tempo disponível. Permitindo delinear um plano estratégico de aprimoramento, com o intuito de mitigar, ou eliminar as principais Paragens Não Planeadas. 69 Procedendo ao cálculo das percentagens relativas para cada um dos eventos e considerando o tempo total dedicado a cada um deles, obtivemos a percentagem acumulada de tempo atribuída a cada evento específico. Utilizando esse critério, procedemos à categorização dos eventos em três classes distintas: A, B e C. Os eventos que representaram até 70% da percentagem acumulada foram classificados como pertencentes à classe A. Aqueles que representaram entre 70% e 90% foram alocados à classe B. Por fim, os eventos restantes foram designados como pertencentes à classe C. A classe A incluiu os eventos de maior impacto, representando as causas mais significativas das Paragens não planeadas. A classe B abrangeu eventos importantes, mas com um impacto um pouco menor, enquanto a classe C incluiu eventos com impacto relativamente menor nas paragens não planeadas. É possível verificar nas Figuras os gráficos da Análise ABC com a duração total de cada um dos eventos decorridos referentes aos 4 equipamentos, bem como quais foram os mais impactantes. Figura 41 - Análise ABC Paragens Não Planeadas Masted 70 Figura 43 - Análise ABC Paragens Não Planeadas Hwacheon Figura 44 - Análise ABC Paragens Não Planeadas Eumach Figura 42 - Análise ABC Paragens Não Planeadas Danobat 71 Cada um dos eventos, conforme ilustrados nas figuras, foram identificados através de um número exclusivo, com descrições detalhadas disponíveis no Apêndice 5. Consta nesta tabela os tempos totais atribuídos a cada evento e, as percentagens relativas e acumuladas correspondentes. Essa classificação permitiu a identificação dos eventos críticos que desencadearam as Paragens Não Planeadas, todos eles pertencentes à classe A. Esta categoria, embora abrangendo apenas uma fração dos eventos registados, destacou-se por ser a mais impactante, representando 70% do tempo total de Paragens Não Planeadas. Consequentemente, esta análise enfatiza a importância de concentrar os esforços na melhoria dos eventos da classe A. Dado este contexto, os eventos identificados como os principais causadores das Paragens Não Planeadas, associados a cada uma das máquinas, eram os seguintes: Tendo em conta o objetivo de reduzir, e possivelmente eliminar, a incidência desses eventos, foi realizada a uma análise minuciosa dos mesmos, conforme descrito nos tópicos a seguir. Esta análise foi efetuada com o objetivo de, posteriormente, entender o impacto que a implementação da célula robotizada terá em cada um destes eventos. Figura 45 - Motivos Paragens Não Planeadas 78 Deste modo e, sendo que a célula robotizada apenas se desloca linearmente, foi necessário simular uma remodelação de todo o layout atualmente implementado, por forma a garantir que a célula se deslocaria o mínimo possível e que menos área fabril seria ocupada. Assim, como pode ser observado na Figura 47, o layout proposto ocuparia apenas uma área de aproximadamente 240 metros quadrados, face aos 340 metros quadrados atualmente ocupados, o que facilita a eficiente realização dos setup´s por parte do operador, bem como uma maior área disponível para, eventualmente, ser ocupada com mais equipamentos e contribuir para um processo mais ágil e eficaz. Figura 47 - Layout Célula Robotizada Sintetizando o funcionamento da célula, bem como a sua interação com as máquinas e com o operador, esta vai se deslocar através da plataforma de movimento linear elétrica que a está a suportar, realizando apenas movimentos horizontais, no centro das quatro máquinas que serão abastecidas. 79 O fluxo produtivo iniciará na Masted. Sendo que para isso, a célula vai ter de recolher os barões de aço em bruto no único buffer de entrada de materiais de toda a linha. Ressalvando que vai ser o AGV que estará igualmente encarregue por essa função de abastecimento inicial da linha. No instante em que a célula irá recolher os materiais ao buffer, ela já tem a instrução de qual é o número do material associado á OP, bem como as respetivas quantidades e todos os tempos de ciclo e de setup que estão planeados. Todos os dados fornecidos á célula, associados aos diferentes tipos de materiais, vão permitir á mesma saber quais os ajustes que serão necessários efetuar na “garra” (representado na Figura 58, no Apêndice 6), que recolhe os veios, em termos de comprimentos. Após uma unidade do barão de aço ser recolhido, a célula vai armazená-lo no buffer (representado na Figura 59, no Apêndice 6), que vai estar incondicionalmente unido a ela e, posteriormente, vai introduzi-lo na máquina, quando a primeira parte do setup estiver concluída. Após isto, paralelamente á operação de facejamento e furos, o operador fica encarregue de realizar a primeira parte do setup, no seguinte equipamento, que será a Danobat. Não obstante se verifique a necessidade de aguardar pelo fim da operação do material anterior que já está a ser maquinado. Em simultâneo, a célula vai se dirigir para a Danobat, recolhendo o material anterior que acaba de ser produzido, para que o operador fique possibilitado de realizar o primeiro setup. De seguida, a célula desloca-se até á Hwacheon para, de igual modo, retirar o material anterior que acaba de ser produzido. Após isso, o operador realizará o primeiro setup (representado na Figura 60, no Apêndice 6). Já com 2 veios torneados no seu buffer, a célula dirige-se para a Eumach, retirando os 2 veios do material anteriormente produzido e colocando mais 2 veios, ainda do material anterior. Posteriormente, a célula vai primeiramente ao buffer de não conformidades para colocar os veios retirados e, vai novamente ao buffer de entrada, para recolher mais 1 veio, para que este seja colocado na Masted. Porém, antes de este ser introduzido, a célula terá de priorizar o torno que está pronto para receber o novo material. Deste modo, a célula vai retirar o veio faceado e com furos da Masted e vai dirigir-se á Danobat para a abastecer. Retornando imediatamente á Masted para, agora sim, colocar mais um veio a facear e furar. Paralelamente a isto, com o veio já introduzido na Danobat, o operador vai dar início ao segundo setup e iniciar a fase de “teste”. Após isto, a célula vai retornar para a Eumach e vai retirar os últimos 2 veios do material anterior. Colocando os, de seguida, no buffer de não conformidades e retirando mais 1 veio do buffer de entrada, para que, este seja colocado na Masted, após retirar o veio produzido e transportá-lo para a Hwacheon, que esteve a aguardar a célula para receber 1 veio. 80 Sincronicamente o operador vai realizar o segundo setup no segundo torno e, iniciar a fase de “teste”. O que vai dar tempo ao mesmo para ir ao buffer de não conformidades medir e inspecionar os veios do material anterior e, caso se verifique alguma irregularidade, posteriormente, os veios terão de ser novamente inseridos na linha produtiva. No caso de os veios estarem dentro das conformidades, vão passar para o buffer de saída. Para além da medição, o operador tem tempo para realizar o primeiro setup na Eumach e, ainda, retornar á Danobat para realizar o terceiro setup, após o fim da “fase de teste”, iniciando o torneamento. Subsequentemente ao início do torneamento na Danobat, o operador vai-se deslocar á Hwacheon para realizar o terceiro setup e, de igual, iniciar o torneamento no segundo torno. Posteriormente, a célula vai novamente ao buffer de entrada de materiais para, desta vez, recolher a totalidade de quantidade disponível de barões de aço, uma vez que, ambos os tornos se encontram a tornear os veios, a Masted tem tempo para, simultaneamente, facear e furar os barões restantes e, a célula ainda vai estar um tempo considerável parada, a aguardar que ambos os tornos finalizem a maquinação. Uma vez que os últimos materiais do atual lote estiverem faceados e furados, o operador vai iniciar o primeiro setup, para que um outro material possa entrar na linha produtiva e na Masted. De seguida, o operador vai se dirigir á Eumach, a onde vai aguardar que os veios provenientes dos tornos, sejam colocados, pela célula robotizada, para que seja realizado o segundo e terceiro setup e, inicie o escatelamento. Finalizado o torneamento em ambos os equipamentos, a célula vai retirar os veios torneados e colocar mais dois veios para tornear. Seguindo a rota para a Eumach e, abastecendo-a com os 2 veios torneados. Após o início do escatelamento, o operador vai voltar a dirigir-se á Danobat e Hwacheon, respetivamente, aguardando o final do torneamento de ambas, para que inicie, novamente, o primeiro setup. Enquanto isso, a célula vai retornar ao buffer de entrada para recolher 1 veio de um novo material e colocá-lo na Masted a maquinar. Momento este em que o torneamento da Danobat estará realizado e, a célula vai ter possibilidade de retirar o veio torneado da mesma. Deslocando-se posteriormente para a Hwacheon e, aguardando que o veio termine a operação de torneamento. Concretizado o torneamento da Hwacheon, o operador poderá realizar, novamente, o primeiro setup no torno, regressando novamente para a Danobat e, aguardando a colocação do novo material, para realizar o segundo setup. 81 Finalmente, a célula robotizada vai abastecer a Eumach com os dois últimos veios do atual lote do material, para que seguidamente e, paralelamente, desloque-se ao buffer de entrada, retire mais 1 veio e coloque a facear e a furar. Finalizando, deste modo, aquele que é um fluxo contínuo. Os pressupostos inerentes á célula, embora sejam maioritariamente standardizados, vão estar sempre dependentes de fatores como o tempo de ciclo e o tempo de setup de cada um dos produtos que vão ser produzidos na linha. Ou seja, esta descrição teve apenas como objetivo explicar qual é a sequência de processos que seria a ideal. Porém, as ineficiências observadas, nos momentos em que a máquina estiver parada á espera da célula ou do operador, respetivamente, não terão sempre o mesmo impacto. Para além de que, o fator das manutenções e do retrabalho não estar a ser considerado na simulação, sendo que é algo imprevisível e que apenas poderão ser tomadas em consideração as manutenções e retrabalho que já ocorreram e estão registadas. 5.2 Atualização dos Tempos de Ciclo Com a simulação da implementação da célula robotizada, adveio a substituição de determinadas tarefas associadas ao processo, que atualmente são efetuadas através de mão humana. Para além das tarefas que obrigatoriamente teriam de deixar de existir, como é o caso da colocação e remoção do material da máquina, através de um íman suportado pela ponte rolante, realizada pelo operador, outras tarefas vão ser substituídas por intervenção robótica, de modo que o operador evite deslocamentos excessivos, o que se traduziria em maiores paragens das máquinas. Tarefas como dar início á maquinação através do controlador, a abertura e fecho das portas das máquinas, a fixação dos veios, a aproximação da mesa que contém os veios na Eumach, a utilização do ar comprimido nos veios e, a medição dos veios, não necessitam necessariamente de intervenção de mão humana, no entanto, são tarefas que não vão impactar na redução do tempo de ciclo. Por último, a última medição dos veios realizada na Eumach, passará a ser efetuada em paralelo com o funcionamento do equipamento, sendo que, os veios vão ser medidos no buffer de não conformidades, por forma a libertar espaço do equipamento o mais rapidamente possível. De seguida, na Tabela 13, são evidenciadas as atualizações que as tarefas que compõem os tempos de ciclo, associados aos materiais SS de todos os equipamentos, sofreram, comparativamente às tarefas que atualmente estão sequenciadas. 82 Assinaladas a azul estão as tarefas que sofreram atualizações nos seus tempos comparativamente ao estado atual. Resultante da soma entre as operações dedicadas á usinagem e as restantes atividades é calculado o tempo de ciclo final atualizado de todos os materiais SS, bem como o tempo de ciclo médio atualizado. Possibilitando a respetiva verificação na Tabela 14, abaixo inserida. Tabela 13 - Atualização Atividades Tempos de Ciclo 83 Tabela 14 - Tempos de Ciclo Atualizados Conseguimos concluir, através da análise da tabela, que os tempos de ciclo tiveram reduções significativas. O que por si só, já vai resultar numa melhoria de produtividade. É importante enfatizar o facto de que, nesta simulação, os tempos de ciclo de ambos os tornos foram considerados os mesmos, já que os materiais que vão entrar sequencialmente na linha produtiva serão sempre iguais. 5.3 Standard Work Neste subcapítulo vão ser abordadas as estratégias que foram delineadas no que diz respeito aos deslocamentos que vão ser realizados pelo operador e pela célula robotizada, por forma a definir qual é a melhor rota standardizada, tendo em consideração a prioridade que é atribuída ao abastecimento dos tornos. Em contrapartida, assumindo um cenário em que as rotas standardizadas não vão ser respeitadas, vai ser fulcral analisar quais os impactos que a linha e os equipamentos vão incorrer, no que respeita às suas ineficiências. 84 5.3.1 Deslocações efetuadas pela célula robotizada e pelo operador Este subcapítulo tem como objetivo quantificar a totalidade de metros por minuto percorridos pelo operador e pela célula, respetivamente. Para isso, foi assumida a sequência de atividades standardizada, bem como as distâncias a que as quatro máquinas estariam umas das outras, tendo em conta o comprimento da plataforma de movimento linear, que suporta a célula robotizada, divulgado pelo fabricante. A velocidade de deslocação da célula robotizada, representada no software de simulação industrial, está projetada para a escala real, sendo possível contabilizar a quantidade de tempo que a célula robotizada demoraria a se deslocar em todos os possíveis trajetos. Referentemente á velocidade de deslocação efetuada pelo operador, foi utilizada a tabela de velocidade média, que dita o tempo necessário que uma pessoa normal necessita para percorrer determinada distância, a um ritmo normal, com base numa velocidade média predefinida. É ilustrado na Figura 48, todas as distâncias e tempos associados, que são efetuadas pelo operador e pela célula robotizada. Considerando as quantidades de lote de 4, 8 e 12 unidades, uma vez que foram as quantidades comummente produzidas, associadas aos diversos materiais, no ano de 2022. 85 Como é possível constatar no layout, a velocidade média de deslocação da célula corresponde a 13 metros (comprimento da plataforma de movimento linear elétrica) em 0,20 min, deslocando-se mais lentamente comparativamente ao operador que percorre 13 metros em 0,12 min. Considerando o facto de que a célula quando se desloca ao ponto A, representado pelo buffer de entrada e saída de materiais, para abastecer o seu próprio buffer, vai ter um acréscimo significativo de tempo, devido á carga de material. Sendo que esse tempo ainda não está incluído nos 0,20 min. Um fator que foi considerado na elaboração da simulação, foi a influência que o peso dos veios no buffer da célula teria na sua velocidade, sendo que, por forma a evitar a redução da velocidade da célula, foi considerado um stock máximo de 4 unidades no buffer da célula. De seguida, são apresentadas nas tabelas seguintes, todas as rotas que vão ser cumpridas pelo operador e pela célula, respetivamente. Uma vez que as rotas estão dependentes das quantidades produzidas, dos tempos de ciclo e dos tempos setup do mix produtivo, foram assumidos os tempos de ciclo após a substituição de tarefas e os tempos Figura 48 - Deslocações efetuadas pela célula robotizada e pelo operador 86 de setup, dos materiais produzidos em 2022. O que permitiu concluir, através do software de simulação, qual foi a rota mais utilizada, bem como as quantidades por lote que mais foram produzidas, sendo 4 unidades. Representando, deste modo, como demonstrado na Tabela 15, todos os deslocamentos que serão efetuados no standard do processo produtivo. 5.3.2 Cenário com maior incidência de ineficiências O presente subcapítulo teve como intuito demonstrar as diferentes rotas que o operador e a célula ficam sujeitos a percorrer, em comparação com o standard apresentado anteriormente, quando o material com menor tempo de ciclo a tornear será o próximo a ser produzido. Para além disso, a quantidade de Paragens não planeadas provenientes de situações em que as máquinas necessitam de esperar pelo Tabela 15 - Sequência de Operações Standardizada 87 operador ou célula, também vão inevitavelmente sofrer um aumento. Uma vez que, nenhum dos dois intervenientes vão conseguir realizar a totalidade das suas tarefas em simultâneo com o funcionamento das máquinas, resultando no aguardo das mesmas. De modo a esta análise ser consumada, foi elaborado um diagrama de Gantt, que pode ser verificado na Figura 49 abaixo situada, com o objetivo de classificar e quantificar todos os momentos, associados ao operador, célula robotizada e equipamentos, pertencentes a um ciclo produtivo que é contínuo. Porém, foram apenas considerados, na simulação, a transição do material 11326384 para o material com menor tempo de ciclo, o 11175213. Representando este momento do historial de produção, na simulação industrial, com os novos pressupostos. 94 Assumindo no estado futuro estimado a quantidade de minutos correspondente a todos os eventos que ocorreram no ano de 2022, estes indicadores permitiam estimar que a linha produtiva seria capaz de produzir em média mais 1,02 veios diariamente comparativamente ao estado atual, considerando a redução de minutos de Paragens Não Planeadas dos eventos acima mencionados e a redução do tempo de ciclo dos tornos. Além disso, o número de operadores também sofreu uma redução significativa. Os 6 operadores que atualmente compõem a linha produtiva deixariam de ser necessários estar alocados a estes equipamentos e, podiam exercer novas funções dentro da empresa. No estado futuro estimado seria necessário apenas 1 operador por turno para ficar encarregue de todos os 4 equipamentos. Significando que com menos mão de obra a produtividade aumentaria. Tabela 19 - Melhorias Estimadas Após Implementação da Célula 95 6. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Neste capítulo procede-se com a análise e discussão dos resultados obtidos após a simulação da implementação da célula robotizada. Tratando-se de uma proposta que efetivamente ainda não foi implementada, os resultados mencionados são de meramente empíricos, representando as expectativas e estimativas no momento da conceção do projeto. São apresentados neste capítulo os resultados comparativos, analisando o estado inicial em relação ao estado após a simulação, focando no aumento da quantidade média diária produzida e considerando a redução do número de operadores. Com base nesses dados, posteriormente, os resultados serão traduzidos em ganhos financeiros anuais, considerando 234 dias úteis de trabalho. Para essa conversão, utilizaremos um custo de mão-de-obra de 16 € por hora/homem, o que corresponde à média em Portugal no ano de 2022, de acordo com os dados divulgados pela Eurostat (2023) e, será assumido um preço de venda médio por motor de 400 € e um custo médio de matéria-prima de 100 € no fabrico do motor, bem como um valor médio de custos fixos e variáveis de 500 € diários. Importa ressalvar que os dados reais da empresa foram mantidos em confidencialidade, sendo necessário o uso de valores de referência. Através dos ganhos estimados num período anual, será aplicado o KPI financeiro do Retorno do Investimento (ROI) e do Payback, para perceber qual a rentabilidade do eventual investimento realizado e quanto tempo demoraria para este ser amortizado. Tendo em consideração os valores mencionados e o facto de, doravante, as análises serem realizadas sobre o produto final e não sobre os veios, sendo que o aumento do número de veios será teoricamente proporcional ao aumento do número de motores produzidos, uma vez que a linha produtiva é o bottleneck da empresa. 6.1 Aumento do OEE dos equipamentos da linha de veios A simulação da implementação da célula robotizada na linha de veios permitiu, simultaneamente, aumentar a percentagem do OEE dos equipamentos que ditavam o tempo da linha e aumentar a quantidade diária média produzida. Resultando assim, tal como pode ser observado na tabela abaixo indicada, numa redução das Paragens Não Planeadas, abrangendo os 2 tornos na mesma análise. Advindo disso e, da redução do tempo de ciclo, um aumento de 1,02 veios na produção diária média. 96 Para avaliar o ganho anual com a simulação da implementação da proposta, foram analisados os dados relativos à produção da linha produtiva de veios em 2022, através dos quais, foi elaborada a Tabela 20, resumindo os ganhos percentuais e financeiros obtidos através da melhoria mencionada. Concluindo que o estado estimado comparativamente ao estado atual, representaria um acréscimo na quantidade produzida de 160.784 €/ ano. 6.2 Redução do número de Operadores Adveio da simulação da implementação da célula robotizada a possibilidade de redução de 6 operadores para apenas 2 operadores em 2 turnos de trabalho. Originando uma enorme poupança em custos por mão de obra/h-H por ano, considerando 234 dias úteis. Podendo ser observado na Tabela 21, abaixo indicada, a significativa vantagem financeira que a empresa incorreria com a eventual redução de 4 colaboradores. Concluindo que o estado estimado comparativamente ao estado atual, representaria um decréscimo no custo de mão de obra de 113.568,99 €/ ano. 6.3 Retorno do Investimento (ROI) Um aspeto crucial na avaliação de projetos empresariais é a análise do Retorno do Investimento (ROI), que visa medir a eficiência e rentabilidade de um investimento. No contexto da WEG, essa avaliação torna-se particularmente relevante ao considerarmos a simulação da implementação da célula robotizada na linha de veios. Tabela 20 - Ganhos Estimados no aumento da Quantidade Produzida Tabela 21 - Ganhos estimados na redução do número de Operadores 97 Com base nos dados referidos e calculados anteriormente, podemos estimar os ganhos financeiros anuais resultantes da melhoria, utilizando-os posteriormente para calcular o ROI, como é observado na equação inserida em baixo. Considerando o valor de investimento aproximado de 500.000 €, orçamentado pelo fornecedor da célula robotizada. ROI/Anual = (Lucros Obtidos − Investimento) Investimento ×100 ROI/Anual = (695.869,20€ −500.000€) 500.000€ ×100 Equação 8 - ROI Anual Sabendo que a WEG tem procura e oferta para vender os 50,39 motores diários oriundos da melhoria proposta, isso resulta numa faturação de 4.716.504 €/ ano, considerando 234 dias úteis de trabalho. Subtraindo esse valor pelo custo de mão de obra anual de 95 operadores, estimados, a trabalhar diariamente 7,66 horas, pelos restantes custos fixos e variáveis anuais e pelo custo anual da matériaprima, resultam os 695.869,20 € de lucro obtido. Aplicando a fórmula do ROI é estimado um retorno anual de 39,17% sobre o valor do investimento na célula robotizada. Deste modo, aplicando o KPI do Payback, é possível afirmar que face a este cenário, o investimento de 500.000 € seria amortizado em: Payback mensal = Investimento Inicial Lucro Obtido Payback mensal = 500.000€ 65423,60€ Equação 9 - Payback Mensal 98 7. CONCLUSÃO Neste capítulo final, apresentam-se as conclusões relativamente ao projeto em questão, analisando igualmente as principais adversidades enfrentadas ao longo do seu desenvolvimento. Além disso, são sugeridas algumas propostas para trabalhos futuros, com o objetivo de promover a melhoria contínua na empresa. 7.1 Considerações Finais A realização deste projeto de dissertação foi conduzida em prol da melhoria contínua da WEG, uma empresa que se dedica essencialmente á produção de motores elétricos. O estudo teve como foco a linha produtiva de veios, localizada na unidade produtiva de Santo Tirso, exclusivamente, nos equipamentos denominados de Masted, Danobat, Hwacheon e Eumach. Numa primeira instância, o projeto teve como principal foco a recolha e análise de dados, através de cronometragens realizadas no chão de fábrica e dados provenientes do WSFM. Tendo em conta esse objetivo, a primeira etapa consistiu em realizar uma análise abrangente do estado atual dos 4 equipamentos, com o intuito de compreender o processo produtivo. Posteriormente, foram identificadas ineficiências que estavam a prejudicar o desempenho da linha produtiva e que representavam oportunidades de melhoria. Entre as principais ineficiências identificadas, destacaram-se os tempos elevados de Paragens Não Planeadas das máquinas. A partir destas constatações, o projeto concentrouse em desenvolver e analisar os dados recolhidos de uma simulação industrial, em que o propósito seria estimar as Paragens Não Planeadas que a Implementação de uma Célula Robotizada incorreria e, verificar se era possível eliminar ou reduzir esses desperdícios atualmente presentes, visando a otimização geral do processo de produção e a melhoria do Índice de Disponibilidade dos equipamentos considerados o bottleneck da linha produtiva. Para além desta vantagem, a diminuição do custo de mão de obra, a automatização e padronização do processo e o aumento da disponibilidade da área fabril também representavam enormes vantagens para a empresa. Numa segunda fase e, atendendo á proposta de melhoria, foi possível estimar a redução que as Paragens Não Planeadas sofreriam e, consequentemente, o aumento do OEE, o aumento da quantidade produzida, bem como a redução na mão de obra. Neste sentido, os ganhos monetários estimados anualmente, associados a estas melhorias, foram de 80784€ no que diz respeito ao aumento do OEE e ao aumento da quantidade produzida. Os ganhos financeiros resultantes da redução de mão de obra. 99 Finalmente, é importante destacar as adversidades enfrentadas durante a elaboração deste projeto, como a análise de alguns dados do WSFM e da própria simulação industrial, uma vez que o sistema estava sob o controlo da gerência no Brasil e este estava padronizado em todas as fábricas. Sendo que, nem sempre o sistema estava perfeitamente alinhado com as necessidades da unidade produtiva em análise. Para além disso, as trocas de informação com a sede, inerentes ao projeto, por vezes, eram dificultadas. De um modo geral, este projeto permitiu a consolidação de conhecimentos adquiridos ao longo do curso, em particular, princípios do Lean Thinking. Adicionalmente, proporcionou a oportunidade de aprimorar e enriquecer competências essenciais no âmbito profissional e pessoal, como a gestão eficaz do tempo, a capacidade de trabalho em equipa, a autonomia e pensamento crítico, as habilidades técnicas e a organização de tarefas. 100 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Acharya, K. (2011). Material handling and process improvement using lean manufacturing principles. The International Journal of Industrial Engineering: Theory, Applications and Practice , 18 , 357–368. Alberto Wunderler Ramos. (2000). CEP para processos contínuos e em bateladas . Bell, S. (2005). 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ANÁLISE ABC DOS EVENTOS QUE MOTIVARAM AS PARAGENS NÃO PLANEADAS Figura 54 - Análise ABC dos eventos que motivaram as Paragens Não Planeadas na Masted 111 Figura 55 - Análise ABC dos eventos que motivaram as Paragens Não Planeadas na Danobat 112 Figura 56 - Análise ABC dos eventos que motivaram as Paragens Não Planeadas na Hwacheon 113 Figura 57 - Análise ABC dos eventos que motivaram as Paragens Não Planeadas na Hwacheon 114 APÊNDICE 6. IMAGENS RELACIONADAS Á SIMULAÇÃO INDUSTRIAL Figura 58 – “Garras” Figura 59 - Buffer dependente do Robô Figura 60 - Realização de Setup