Projeto e reconfiguração de linhas de montagem para novos produtos usando princípios Lean Thinking numa empresa de componentes eletrónicos

i Flávio Pedro da Silva Costa Projeto e reconfiguração de linhas de montagem para novos produtos usando princípios Lean Thinking numa empresa de componentes eletrónicos Mestrado Integrado em Engenharia e Gestão Industrial Trabalho efetuado sob a orientação da Professora Anabela Carvalho Alves Julho de 2019 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. Licenca concedida aos utilizadores deste trabalho Atribuicao-NaoComercial-SemDerivacoes CC BY-NC-ND https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ iii 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 AGRADECIMENTOS Agradeço e dedico este trabalho à minha mãe, à Joana, à minha família e amigos. Quero também deixar um agradecimento à excelente equipa docente que tive durante a minha formação académica na Universidade do Minho e, em especial, à minha orientadora de estágio Professora Doutora Anabela Alves. Por fim, agradeço todo o apoio e disponibilidade demonstrada pela equipa da empresa Aptiv, onde realizei o meu estágio curricular e a dissertação. vi RESUMO A presente dissertação foi realizada no âmbito do Mestrado Integrado em Engenharia e Gestão Industrial da Universidade do Minho e decorreu numa empresa de produção de componentes eletrónicos para automóveis chamada Aptiv, em Braga. O principal objetivo do projeto foi projetar e reconfigurar sistemas de produção para a implementação de dois novos produtos na fábrica, usando princípios Lean Thinking. Relativamente ao primeiro produto, foi implementada uma nova linha de montagem final e o segundo produto foi integrado na produção através da reconfiguração de uma linha já existente. Para realizar esta dissertação usou-se a metodologia de investigação-ação. A dissertação foi iniciada por uma revisão bibliográfica dos conceitos teóricos, ferramentas e técnicas mais relevantes e que foram utilizadas ao longo do projeto. Posteriormente, seguiu-se uma apresentação geral da empresa que inclui a explicação do processo produtivo e de todas as fases constituintes de um projeto para novos produtos. Foi também realizada uma análise das linhas de montagem dos produtos em estudo com o objetivo de identificar e implementar ações de melhoria. Nesta análise foram utilizadas ferramentas de identificação e resolução de problemas, nomeadamente, 5Why, Diagrama de Pareto, Diagrama de Análise de Processos, Diagrama de Sequência, Diagrama de Causa-Efeito. Foram também calculados indicadores de desempenho como Eficiência, Índice de Planura, OE, Capacidade e Produtividade. A elaboração de um diagnóstico permitiu identificar oportunidades de melhoria nos processos produtivos tendo sido implementadas algumas ações como, por exemplo, projeto e reconfiguração das linhas que incluíram o balanceamento da carga entre postos de trabalho, a implementação de SMED, a implementação da metodologia 5S, a utilização de mecanismos poke-yoke, a criação de instruções de trabalho padronizadas, entre outros. Através da implementação das ações de melhoria, obtiveram-se resultados bastante satisfatórios a nível de organização, redução de custos em investimento de novos equipamentos, redução de tempos de espera e mudança de equipamentos e economização de espaço, resultando em ganhos na ordem dos 72.979€ por ano. PALAVRAS-CHAVE Lean Thinking, Linhas de montagem, Novos produtos, Componentes Eletrónicos vii ABSTRACT The present dissertation was carried out within the scope of the Integrated Masters in Industrial Engineering and Management of the University of Minho and took place in a company of production of electronic components for automobiles called Aptiv, in Braga. The main goal of the project was to design and reconfigure production systems for the implementation of two new products at the plant using Lean Thinking principles. Regarding the first product, a new final assembly line was implemented and the second product was integrated into production through the reconfiguration of an existing line. To carry out this dissertation the action-research methodology was used. The dissertation was initiated by a bibliographical review of the most relevant theoretical concepts, tools and techniques that were used throughout the project. Subsequently, it followed a general presentation of the company that includes the explanation of the productive process and all the constituent phases of a project for new products. An analysis of the assembly lines of the products under study was also carried out with the objective of identifying and implementing improvement actions. In this analysis, tools were used to identify and solve problems, namely, 5Why, Pareto Diagram, Process Analysis Diagram, Sequence Diagram, Cause-Effect Diagram. Performance indicators such as Efficiency, Planura Index, OE, Capacity and Productivity were also calculated. The elaboration of a diagnosis made it possible to identify opportunities for improvement in the productive processes. Some actions were implemented, such as design and reconfiguration of the lines that included the load balancing between jobs, the implementation of SMED, the implementation of the 5S methodology, the use of poke-yoke mechanisms, the creation of standardized work instructions, among others. Through the implementation of the improvement actions, satisfactory results were obtained in terms of organization, reduction of costs in investment of new equipment, reduction of waiting times and change of equipment and saving of space, resulting in gains in order of 72,979€ per year. KEYWORDS Lean Thinking, Assembly lines, New products, Electronic Components. ix ÍNDICE Agradecimentos ................................................................................................................................... v Resumo.............................................................................................................................................. vi Abstract............................................................................................................................................. vii Índice ................................................................................................................................................. ix Índice de Figuras .............................................................................................................................. xiii Índice de Tabelas ............................................................................................................................. xvii Lista de Abreviaturas, Siglas e Acrónimos .......................................................................................... xix 1. Introdução .................................................................................................................................. 1 1.1 Enquadramento .................................................................................................................. 1 1.2 Objetivos ............................................................................................................................. 3 1.3 Metodologia de investigação ................................................................................................ 4 1.4 Estrutura da dissertação ...................................................................................................... 5 2. Revisão bibliográfica ................................................................................................................... 7 2.1 Lean production .................................................................................................................. 7 2.1.1 Origem e ascenção do Lean Production ....................................................................... 7 2.1.2 Toyota Production System (TPS) .................................................................................. 8 2.1.3 Características e objetivos Lean Production ................................................................ 11 2.1.4 Princípios Lean Thinking ............................................................................................ 12 2.1.5 Técnicas e ferramentas lean ...................................................................................... 13 2.2 Sistemas de produção orientados ao produto (SPOP) ......................................................... 19 2.2.1 Definição de SPOP ..................................................................................................... 19 2.2.2 Projeto detalhado de células ...................................................................................... 19 xvii ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1: Fases da Metodologia SMED ............................................................................................. 16 Tabela 2: Indicadores de desempenho utilizados no projeto .............................................................. 23 Tabela 3: Apresentação dos produtos em estudo e respetivas fases de projeto em que se encontram 39 Tabela 4: Tempos de processamento teóricos do Posto 1 do Produto C ............................................ 41 Tabela 5: Tempos de processamento teóricos do Posto 2 do Produto C ............................................ 41 Tabela 6: Tempos de processamento teóricos do Posto 3 do Produto C ............................................ 42 Tabela 7: Tempos de processamento teóricos do Posto 4 do Produto C ............................................ 42 Tabela 8: Volumes anuais de produção dos Produtos PO e C ............................................................ 45 Tabela 9: Volumes diários de produção dos Produtos PO e C ............................................................ 45 Tabela 10: Tempo produtivo diário dos Produtos PO e C ................................................................... 45 Tabela 11: Síntese dos problemas encontrados ................................................................................ 48 Tabela 12: Previsão de volumes de produção e takt-time do Produto V .............................................. 50 Tabela 13: Instruções de Trabalho do Produto V (Posto 1) ................................................................. 51 Tabela 14: Instruções de Trabalho do Produto V (Posto 2) ................................................................. 51 Tabela 15: Tempos de processamento do operador e do robot de aparafusamento ........................... 52 Tabela 16: Tempos de ciclo do processo de montagem final do Produto V para os dois cenários em estudo .............................................................................................................................................. 52 Tabela 17: Investimento necessário para os dois cenários em estudo ................................................ 53 Tabela 18: Tempos de ciclo e paragens numa pre-série do Produto V ................................................ 55 Tabela 19: Volumes de produção e takt-time do Produto C ................................................................ 59 Tabela 20: Tempos de estação e de ciclo na montagem final do Produto C ....................................... 60 Tabela 21: Tempos de ciclo da montagem final do Produto C (amostra da pre-série 5) ...................... 60 Tabela 22: Tempos de ciclo da montagem final do Produto C (amostra da pre-série 6) ...................... 61 xviii Tabela 23: Tempos de ciclo da montagem final do Produto C (amostra da pre-série 7) ...................... 61 Tabela 24: Tempos de ciclo da montagem final do Produto C (amostra da pre-série 8) ...................... 61 Tabela 25: Causas e tempos de paragem no processo de montagem do Produto C ........................... 62 Tabela 26: Tempos de estação dos postos de trabalho ...................................................................... 64 Tabela 27: Tempos de processamento do Posto 1 e 2 (com apenas 1 operador) ............................... 66 Tabela 28: Tempos de processamento do Posto 3 do Produto C ....................................................... 67 Tabela 29: Tempos de processamento do Posto 4 do Produto C ....................................................... 68 Tabela 30: Tempos de estação e tempo de ciclo do processo de montagem do Produto C ................. 68 Tabela 31: Checklist das operações internas e externas na mudança de equipamento (Produto PO para C)..................................................................................................................................................... 70 Tabela 32: Mudança de equipamento depois de aplicada a metodologia SMED (Produto PO para C) . 74 Tabela 33: Legenda do cronograma e tempos das operações de mudança de equipamento .............. 76 Tabela 34: Cores das fitas sinalizadoras e respetivos significados ...................................................... 79 Tabela 35: Cálculos para dimensionamento de supermercado em racks para containers ................... 91 Tabela 36: Cálculos para dimensionamento de supermercado em racks para tabuleiros.................... 92 Tabela 37: Área necessária para supermercado ................................................................................ 93 Tabela 38: Cálculo dos ganhos obtidos através da implementação de melhorias no produto C .......... 97 Tabela 39: Cálculos dos ganhos através da economização de espaço na criação do supermecado .... 98 Tabela 40: Total de ganhos obtidos................................................................................................... 98 Tabela 41: Cenário 1 - Processo com aparafusamento manual com quantro operadores ................. 103 Tabela 42: Cenário 2 – Processo com aparafusamento automático com um operador ..................... 104 Tabela 43: WCT do produto C antes das melhorias ......................................................................... 105 Tabela 44: WCT do produto C depois das melhorias ....................................................................... 106 Tabela 45: Cálculos para dimensionamento de supermercado para o produto M ............................ 109 xix LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E ACRÓNIMOS AOI – Automatic Optic Inspection CBA – Circuit Board Assembly ICT – Integrated Circuit Testing IT – Instrução de Trabalho JIT – Just-In-Time LP – Lean Production OE – Operational Efficiency PCB – Printed Circuit Board SMT – Surface Mounted Technology SPI – Solder Paste Inspection TC – Tempo de Ciclo TPS – Toyota Production System TT – Takt-Time WCT – Work Combination Table WIP – Work-In-Progress 1 1. INTRODUÇÃO Este capítulo inicia com a secção do enquadramento do tema desta dissertação, seguido da apresentação dos objetivos e metodologia de investigação utilizada. Por fim, é descrita a estrutura da dissertação. 1.1 Enquadramento A constante evolução tecnológica, a inclusão de novos sistemas e técnicas, a personalização dos produtos e os seus ciclos de vida cada vez mais curtos levam a que a produção dos dias de hoje seja cada vez mais focada nos requisitos dos clientes. Deste modo, é desejável obter rápidos tempos de resposta ao mercado e elevar cada vez mais a qualidade dos produtos, mantendo sempre preços atrativos para permitir que as empresas sobrevivam à intensa competição global (Bhamu & Sangwan, 2014). As pressões do mercado requerem, muitas vezes, mudanças nos processos produtivos e, por essa razão, a maioria das empresas, para se tornarem cada vez mais flexíveis e adaptáveis às mudanças, têm vindo a adotar a metodologia Lean Production . Este é um conceito conhecido em todo mundo e que está relacionado com o surgimento do Toyota Production System (TPS), sistema de produção de automóveis desenvolvido por Taiichi Ohno durante o período de reconstrução do Japão, após a Segunda Guerra Mundial, entre 1947 e 1975. O livro “ The Machine That Changed The World ” (Womack, Jones, & Roos, 1990) foi o grande impulsionador da popularização desta nova metodologia, permitindo dar a conhecer ao mundo todos os seus conceitos desenvolvidos. Os princípios metodológicos do Toyota Production System vão no sentido de melhorar um sistema existente baseando-se em quatro requisitos essenciais que são a produção Just-In-Time (JIT), o Autonomation (Jidoka em japonês), a força de trabalho flexível e a criatividade (Monden, 1983). O principal objetivo do Lean Production é eliminar os desperdícios, melhorar a qualidade dos produtos e diminuir o tempo e custos de produção, mantendo a mesma produtividade dos sistemas de produção em massa anteriormente utilizados. São identificados sete tipos de desperdícios, nomeadamente, sobreprodução, tempo de espera, transporte, excesso de processamento, stock , movimento e defeitos (Ohno, 1988). Existem diversas ferramentas Lean que servem de apoio à redução de todos estes desperdícios como, por exemplo, Single Minute Exchange of Die (SMED) (Shingo, 1985), Poke-Yoke (Shimbun, 1988), Design For Manufacturing and Assembly (DFMA ) (Asfahl, 1992), Standard Work 2 (Ungan, 2006) , entre outras. Em Pettersen (Pettersen, 2009) são apresentadas todas as características associadas ao Lean Production e suas ferramentas. Uma frase interessante do criador da Toyota e que resume a metodologia Lean Production é a seguinte: “ All we are doing is looking at the time line from the moment the customer gives us an order to the point when we collect the cash, and we are reducing that time line by removing the non-value-added wastes .” (Ohno, 1988). Mais tarde, surge o termo Lean Thinking (Womack & Jones, 1996) que é definido como uma filosofia de gestão de uma organização, seguindo cinco princípios: definição de valor, cadeia de valor, fluxo contínuo, produção puxada e perfeição, significando melhoria contínua. Liker and Morgan (2006) descrevem os princípios de gestão do TPS e que podem ser aplicados, além da produção, em qualquer processo técnico ou de serviço. A primeira fase passa por explicar os princípios do processo de desenvolvimento de produto Lean, seguido dos princípios de pessoas do desenvolvimento de produto Lean e finalizando com a apresentação das ferramentas e princípios tecnológicos do desenvolvimento do produto Lean. Em Warnecke and Huser (1995) são apresentados os aspetos essenciais do Lean Production que foram discutidos na Alemanha no âmbito do programa “ Humanization of Working Life ” nomeadamente: organização antes da automação, canais eficientes de comunicação, delegação de responsabilidade do trabalho em equipa, a empresa como uma experiência comunitária, erradicação sistemática das causas de defeitos, melhorias constantes nos produtos e processos, estreita colaboração com fornecedores, ciclos de vida curtos do produto e orientação ao cliente em todas as divisões da empresa. Todas as metodologias e ferramentas referidas servem como suporte a inúmeras empresas de todo o mundo. Porém, poucas são as empresas que conseguem melhorar e se adaptar tão sistemática, eficaz e continuamente como o grupo Toyota. A abordagem Toyota Kata (Rother, 2010) explica como a Toyota gere as pessoas e que mais importante do que qualquer lista de práticas ou princípios organizacionais fornecidos pela maioria dos livros que abordam o Lean Production , é entender as rotinas de pensamento e o comportamento das pessoas numa empresa. A competitividade e capacidade de se adaptar a cultura de uma organização surgem das rotinas e hábitos através dos quais as pessoas nessa organização se guiam diariamente. “Toyota views employees not just as pairs of hands but as knowledge workers who accumulate chie – the wisdom of experience – on the company’s front lines” (Takeuchi, Osono, & Shimizu, 2008). 3 A empresa onde decorreu este projeto chama-se Aptiv e situa-se em Braga. Esta empresa também segue os conceitos de Lean Production e melhoria contínua, tendo já sido realizados nos últimos anos alguns projetos relacionados com esta implementação tais como, por exemplo, Ferreira (2015), Oliveira (2018) e Gomes (2018). Esta é uma empresa de produção de componentes eletrónicos para automóveis sendo especializada em autorrádios, displays e sistemas de navegação. O tema desta dissertação está relacionado com a implementação de novos produtos e, por isso, foi realizado em conjunto com a equipa Pre Production Industrial Engineering (PPIE) que é o nome dado pela empresa ao grupo de colaboradores responsáveis por desenvolver e implementar sistemas de produção orientados aos novos produtos, com especial foco nas linhas de montagem final que são as que sofrem mais alterações de produto para produto. Visto que a empresa está com diversos produtos em desenvolvimento, este projeto incidiu no acompanhamento de quatro novos produtos, designados nesta dissertação por Produto P7, Produto V, Produto C e Produto M. Cada um destes produtos encontrava-se numa fase de projeto distinta e foram selecionados de forma a envolver todas as fases de projeto, desde a apresentação do conceito do produto ao início da sua produção. Assim sendo, o Produto P7 encontrava-se na fase inicial de projeto em que foi feito o acompanhamento da apresentação do conceito, da cotação do projeto, da apresentação e identificação de melhorias no design do produto e no seu processo produtivo. Foi também abordado o Produto V, em que se fez o acompanhamento da implementação de uma nova linha de produção e posteriormente analisado o seu processo produtivo. Relativamente ao Produto C, este foi integrado na produção através da reconfiguração de uma linha de montagem já existente e foram identificadas e implementadas diversas ações de melhoria no seu processo produtivo. Por fim, foram realizados cálculos para o dimensionamento de um supermercado para stock intermédio de dois componentes do Produto M. 1.2 Objetivos O objetivo desta dissertação foi projetar e reconfigurar linhas de montagem orientadas a novos produtos. Recorreu-se a ferramentas e metodologia Lean Production de modo a obter a máxima eficiência nas linhas e cumprir os requisitos pré-estabelecidos. Para cumprir este objetivo foi necessário: • Cálcular a capacidade disponível das linhas de montagem final existentes na fábrica; • Avaliar a necessidade de instalar uma nova linha ou reconfigurar uma já existente de modo a inserir os novos produtos na produção; 4 • Definir e estruturar os postos de trabalho necessários; • Fazer o balanceamento da linha reduzindo desperdícios associados; • Criar documentos de instruções de trabalho normalizadas; • Dar apoio na formação dos trabalhadores relativo aos processos de produção dos novos produtos; • Proceder ao acompanhamento da produção dos novos produtos nas linhas de montagem final de modo a identificar oportunidades de melhorias. Cumprido o objetivo, pretendeu-se obter melhorias nas seguintes medidas de desempenho: • Capacidade; • Eficiência; • Índice de planura; • Operational Efficiency (OE); • Produtividade. 1.3 Metodologia de investigação A estratégia de investigação usada nesta dissertação foi a metodologia “Action Research” que se distingue das outras abordagens pela ênfase na ação e na promoção de mudança na organização, sendo caracterizada por uma investigação ativa e com envolvimento dos trabalhadores, criando um ambiente colaborativo entre todos. As fases do “Action Research” são cinco: 1) Diagnóstico, 2) Elaboração de um plano de ações, 3) Implementação dessas ações, 4) Análise dos resultados obtidos e 5) Especificação de aprendizagem. Como estas fases são realizadas num ciclo, normalmente são representadas em espiral, como ilustra a Figura 1. 5 Figura 1: The Action Research Spiral (Saunders, Lewis, & Thornhill, 2009) A filosofia de investigação foi baseada no realismo crítico que defende que apenas os fenómenos observáveis podem fornecer dados confiáveis para a investigação e esta teve uma abordagem indutiva uma vez que é um tipo de abordagem que formula uma teoria de acordo com a análise dos dados recolhidos. Foi também feita uma combinação de técnicas de recolha de dados como questionários, entrevistas e análise de dados (Fernandes, 2018). 1.4 Estrutura da dissertação Esta dissertação está estruturada em sete capítulos. O Capítulo 1 desta dissertação é inerente à introdução onde é feito o enquadramento do tema, uma descrição dos principais objetivos deste projeto, a apresentação da metodologia de investigação utilizada e, por fim, a estrutura da dissertação. A revisão bibliográfica dos temas mais relevantes encontra-se no Capítulo 2, onde começa por abordar a metodologia Lean Production, incluindo temas como o Toyota Production System (TPS) e as Técnicas e Ferramentas Lean utilizadas neste trabalho. Os Sistemas de Produção Orientados ao Produto (SPOP) e os Indicadores de Desempenho são as secções que finalizam este capítulo. No Capítulo 3 é feita uma apresentação geral da empresa Aptiv e também uma descrição do seu sistema produtivo. Segue-se o Capítulo 4 que está relacionado com a análise da situação atual da empresa. A 1.ª secção deste capítulo consiste na apresentação das fases constituintes de um projeto para novos produtos. Na 2ª secção, é feita a apresentação dos produtos em estudo, nomeadamente, o Produto V em que foi feita 6 a implementação de uma nova linha de montagem, o Produto C em que foi integrado na produção através da reconfiguração de uma linha de montagem já existente e, por fim, o Produto M em que foi feito o dimencionamento de um supermercado de stock intermédio para dois dos seus componentes. O capítulo finaliza com a 3ª secção em que são identificados os problemas detetados. As propostas e ações de melhoria implementadas ao longo deste projeto estão apresentadas no Capítulo 5. Nesta fase foram calculados os indicadores de desempenho, criados documentos de instruções de trabalho normalizadas ( standard work ), foi feito um balanceamento da carga nos postos de trabalho, criados mecanismos poka-yoke , recorreu-se à ferramenta SMED para reduzir tempos de mudança de equipamento, implementou-se a metodologia 5S, foram identificadas causas de paragens, entre outras melhorias identificadas nos processos de montagem dos produtos em estudo. O Capítulo 6 é composto pela avaliação e discussão dos resultados desta dissertação, onde é feita a descrição de todas as aprendizagens, identificação dos obstáculos encontrados ao longo do projeto e um resumo das melhorias efetuadas e respetivos ganhos. Por fim, segue-se o Capítulo 7 relativo às conclusões, onde se encontram descritas as considerações finais e algumas sugestões para trabalhos futuros que venham a ser desenvolvidos na empresa Aptiv. 13 4. Deixar os clientes definirem o que é o valor: deve-se projetar e fornecer o que o cliente quer e apenas quando o cliente quiser. Permitir que o cliente retire o produto ou serviço do fluxo de valor elimina os seguintes tipos de resíduos: projetos obsoletos antes de o produto ser concluído, produtos acabados, stocks e elaborados sistemas de controlo de stock e informação. 5. Perseguir a perfeição: uma empresa de pensamento lean procura a perfeição. A ideia da gestão da qualidade total é remover sistematicamente e continuamente as causas da má qualidade com o objetivo final de alcançar zero defeitos. 2.1.5 Técnicas e ferramentas lean Existem diversas técnicas e ferramentas Lean que têm como objetivo principal apoiar as empresas na implementação da melhoria contínua nos seus processos. Nesta secção é feita uma revisão de algumas técnicas e ferramentas Lean utilizadas ao longo deste projeto. 2.1.5.1 Gestão visual e metodologia 5S Um local de trabalho visual pode ser definido como um ambiente onde, dentro de 5 minutos, uma pessoa pode reconhecer a visão da área, a sua missão e as principais medidas de desempenho. Tudo isto é determinado sem a necessidade de uma conversa de qualquer tipo, através de indicadores visíveis como, por exemplo, em quadros, paineis, monitores, etc. (Poppendieck, 2011). Este ambiente começa com a disciplina de 5S. Um ambiente limpo e bem organizado é fundamental não só para o bom funcionamento de uma empresa, mas também para transmitir uma imagem positiva a potenciais clientes que passam pelo local de trabalho dos fornecedores antes de se comprometerem com um contrato de fornecedor-cliente. Todos os funcionários desempenham um papel importante ao apresentar uma imagem de organização, ordem e limpeza. Os 5 pilares do local de trabalho visual, que devem funcionar em conjunto entre si, são designados pelos 5S, que correspondem às cinco iniciais em japonês das seguintes palavras: • Utilização (seisei) - manter no espaço de trabalho apenas o que é necessário para o processo, eliminando o que seja inútil; • Organização (seiton) – deverá existir um lugar para tudo e tudo no seu devido lugar de maneira a manter o espaço de trabalho bem organizado e eficaz; • Limpeza (seiso) – Manter o local de trabalho limpo, imaculado e brilhante; 14 • Padronização (seiketsu) – Criar normas/padrões a seguir para respeitar e manter os três primeiros pilares; • Disciplina (shitsuke) - Através da força da vontade pessoal e da auto-estima, todos devem criar o hábito de manter os procedimentos estabelecidos todos os dias incentivando a melhoria contínua. O programa tem como objetivo mobilizar, motivar e conscientizar toda a empresa para a Qualidade Total, através da organização e da disciplina no local de trabalho. Alguns dos principais benefícios da metodologia 5S são: • Maior produtividade pela redução da perda de tempo na procura por objetos; • Redução de despesas e melhor aproveitamento de materiais; • Melhoria da qualidade de produtos e serviços; • Redução de acidentes do trabalho; • Maior satisfação das pessoas com o trabalho. 2.1.5.2 Mecanismos poka-yoke Mecanismos Poka-yoke são técnicas para evitar erros (evitar “yokeru”, erros “poka”), que recorrem a dispositivos que podem ser puramente mecânicos ou incluir outros elementos do tipo elétricos, eletrónicos e pneumáticos. Este método procura assegurar a realização da inspeção na fonte de forma rápida e com poucos recursos. Mais importante do que conseguir detetar produtos com defeito, é conseguir evitar que sejam produzidos produtos com defeito (Shimbun, 1988). Existem dois tipos de Poka-yoke: • Poka-yoke de advertência: Quando ocorre um erro, o dispositivo poka-yoke alerta os operadores, mas não interrompe o funcionamento do sistema produtivo; • Poka-yoke de controlo: Quando ocorre um erro, o dispositivo poka-yoke alerta os operários e interrompe o funcionamento do sistema produtivo. As formas de prevenção e deteção de erros abordadas em Shimbun (1988) são (Figura 3): • Prevenção de erros de posicionamento: através do contacto com uma característica física do produto, “ Contact Method ”; 15 • Prevenção de erros no número de operações: através da contagem do número de operações efectuadas, “ Fixed-value Method ”; • Prevenção de erros na sequência de operações: através da verificação da sequência de operações, “ Motion-step Method ”. a) b) c) Figura 3: Exemplos de mecanismos Poka-yoke de prevenção: a) erros de posicionamento; b) erros no número de operações; c) erros na sequência de operações (Shimbun, 1988) . 2.1.5.3 Single minute exchange of die (SMED) A metodologia Single Minute Exchange of Die (SMED) foi desenvolvida pelo Professor Shigeo Shingo (Shingo, 1985) e tem como objectivo reduzir o tempo de preparação de máquinas para valores com apenas um dígito, ou seja, não ultrapassar os 9 minutos. O tempo de preparação nas operações de trabalho define-se pelo intervalo de tempo que decorre entre a produção do último artigo bom do lote atual e a produção do primeiro artigo bom do lote seguinte. Muitas empresas ainda usam abordagens tradicionais como ter lotes de dimensão elevada e estratégia de lote económico com o objetivo de minimizar os efeitos do tempo de preparação. Obviamente, estas abordagens têm os seus benefícios como a redução do número de preparações (setups), aumento da taxa de produção e da produtividade e os stocks servem como “almofada” perante problemas. Mas, por outro lado, escondem muitos problemas como os elevados tempos de percurso, a deteção tardia de problemas de qualidade, o risco de deterioração e obsolescência de stocks , os elevados custos de posse de stocks e não permitem reduzir drasticamente os tempos de preparação dos equipamentos . Para entender onde se poderá melhorar os processos de preparação de uma máquina, normalmente estes envolvem as seguintes tarefas e respetiva percentagem de tempo: • Preparação e arrumação de materiais e ferramentas: 30%; 16 • Remoção e colocação de materiais e ferramentas: 5%; • Medições e ajustes: 15%; • Testes e afinações finais: 50%. A metodologia SMED está dividida em três fases e aplica diversas técnicas e instrumentos de apoio com a finalidade de reduzir o tempo e custos de mudanças de setup, como apresenta a Tabela 1. Tabela 1: Fases da Metodologia SMED Etapa Descrição Técnicas/instrumentos aplicáveis 1 - Separação de operações de preparação em operações internas e operações externas - Listas de verificação (check lists) - Verificação de funções - Melhoria dos transportes 2 - Conversão de operações internas em operações externas - Antecipação de operações - Normalização de funções - Recurso a padrões auxiliares (jigs) 3 - Racionalização de operações internas e operações externas - Racionalização do armazenamento e transporte de materiais e ferramentas - Implementação de operações paralelas - Recurso a fixadores rápidos - Eliminação de afinações finais - Automação As operações de preparação são classificadas em duas categorias: • Operações internas: só podem ser executadas com a máquina parada; • Operações externas: podem ser executadas com a máquina em funcionamento. O objetivo é transformar o máximo possível as operações internas em operações externas de maneira a evitar a paragem das máquinas quando é necessário proceder à mudança de equipamento. 2.1.5.4 Standard work Um dos pilares do TPS é o standard work . Normalmente, se não houver um padrão, os funcionários executam a mesma tarefa de maneira diferente uns dos outros o que causa uma inconsistência nas operações e é por essa razão que o standard work é muito importante. É necessário obter a melhor forma de executar uma tarefa e esta deve ser bem documentada para que as empresas sejam capazes 17 de padronizar os seus procedimentos operacionais no seu potencial máximo. E, quando os funcionários seguem esses procedimentos, as variações são minimizadas e os produtos ou serviços serão entregues ao cliente com a melhor qualidade possível. É necessário haver consistência para aumentar a eficiência e facilitar o controlo do processo, criando assim uma percepção positiva de serviço ou qualidade do produto. A padronização do trabalho está positivamente relacionada com a percepção de qualidade de serviço porque permitirá que as empresas minimizem incerteza e variabilidade nos seus processos (Ungan, 2006). Os documentos padronizados de cada processo precisam de ser claros e concisos. Os três elementos destes documentos são o tempo de ciclo, sequência de trabalho e inventário padrão (Ohno, 1988). O conhecimento do processo deve ser adquirido para criar os documentos. Por isso, é importante que as pessoas que documentam o processo sejam bem informadas sobre os tipos de conhecimento que irão adquirir. Segue a fase de definir o processo e estabelecer a sua finalidade. A equipa determina os limites do processo e divide-o em etapas. A lista de entradas, clientes, fornecedores, saídas e tarefas é identificada para cada etapa. Deve ser adquirido o conhecimento para cada etapa. Durante o compartilhamento de experiência, os membros da equipa e o mestre do processo ajudam-se uns aos outros a articular o seu conhecimento e interpretação e os erros podem ser imediatamente corrigidos pelo uso de feedback . Quando há um acordo entre os membros da equipa em relação à ação articulada, ela também deve ser verificada pelo mestre de processo. Se o mestre de processo o verificar, o processo de conversão é alcançado. Se não, o diálogo entre mestre de processo e a equipa continua até que haja acordo e, por fim, o mestre do processo verifica a ação articulada finalizada. Modelos mentais compartilhados, metáforas, analogias e artefatos atuais e arquivados são fatores importantes na criação de um diálogo. A Figura 4 apresenta a maneira de como é feita a conversão do conhecimento subjetivo e individual (adequirido ao longo das experiências e vivências particulares de cada pessoa) em conhecimento explícito (conhecimento formal, sistemático, expresso por números e palavras) através de debate de ideias entre a equipa formada por pessoas entendidas acerca do processo em questão. 18 Figura 4: Transformar conhecimento subjetivo e pessoal em conhecimento explícito (Ungan, 2006) O conhecimento adquirido deve ser escrito e apenas os membros da equipa devem desenvolver mapas de processo detalhados e depois deve ser feita uma revisão passo-a-passo até que as descrições sejam mutuamente acordadas. A padronização requer que o significado das mensagens no documento seja claro para qualquer funcionário, uma vez que essas mensagens poderão ser usadas por muitos funcionários em diferentes localizações. A questão mais importante é eliminar ou minimizar as diferenças de interpretação pois é possível que diferentes palavras possam denotar a mesma coisa em diferentes locais de uma empresa. Pode, por isso, ser anexado um dicionário ao documento do processo. Depois dos documentos serem criados para cada etapa, eles são combinados para criar um único documento que é verificado quanto à inconsistência pelas pessoas que aderiram ao procedimento de documentação. Então, o conhecimento é organizado numa forma padrão. O nível de detalhe na documentação do processo é determinado com base nos objetivos dos analisadores e determina o tipo de conhecimento a ser adquirido (Ungan, 2006). Concluindo, mesmo que um processo tenha entradas, operações idênticas e pretenda produzir saídas, a sua padronização está longe de ser fácil. As maneiras pelas quais diferentes funcionários executam a 19 mesma operação de forma diferente causa variações na saída. Se o conhecimento da pessoa que conhece a melhor maneira de executar a sua tarefa pode ser documentada em detalhe, então as variações na saída do processo serão minimizadas. Os pontos mais importantes para a criação de documentação padronizada são: a conversão do conhecimento subjetivo e pessoal em conhecimento explícito, o papel da semântica ao codificar o conhecimento e, por fim, a representação do conhecimento num esquema de metadados para que a organização, armazenamento e reutilização sejam bemsucedidos (Ungan, 2006). 2.2 Sistemas de produção orientados ao produto (SPOP) Nesta secção encontra-se a definição de SPOP e uma abordagem ao projeto detalhado de células. 2.2.1 Definição de SPOP Um SPOP define-se como um conjunto organizado de sistemas, cada um concebido para a produção de um dado produto ou de produtos similares com idêntica forma de produção, podendo funcionar em células e linhas de produção. A produção é coordenada e sincronizada permitindo vantagens ao sistema de produção tais como produzir com rapidez, qualidade e uma boa utilização dos recursos. A reconfigurabilidade de um SPOP permite adapta-lo a outro produto ou família de produtos com o objetivo de ajustar o sistema às necessidades de produção que resultam da variação da procura e requisitos de mercado (Alves, 2007). Relativamente ao produto de um SPOP, este pode ser: • Encomenda de um produto bem definida e especificada a entregar num dado prazo; • Produto de um dado tipo a fornecer de forma continuada para satisfazer um número de encomendas ou quantidade variável durante um dado período; • Família de produtos do mesmo tipo com exatamente o mesmo processo de fabrico podendo partilhar o mesmo SPOP. 2.2.2 Projeto detalhado de células A reconfiguração frequente de um SPOP, resultante da variação da procura e requisitos de mercado, adapta-o a outro produto ou família de produtos recorrendo a estratégias facilitadoras, nomeadamente: normalização dos componentes e dos processos; modularização dos componentes e produtos, processos e sistemas; reconfigurabilidade; virtualidade e distributividade; competências das pessoas; integração e coordenação (Alves, 2007). 20 No entanto, projetar e/ou reconfigurar tais células envolve um procedimento que é independente do tipo de configuração. Assim, segundo Alves (2007) o projeto detalhado e/ou reconfiguração de células envolve cinco atividades: 1) seleção do produto e/ou formação da família de produtos; 2) instanciação de células; 3) Instanciação de postos de trabalho; 4) Organização e implementação intracelular; 5) Integração e coordenação da atividade intercelular. Em cada atividade realiza-se um conjunto de tarefas que depende da estratégia da empresa, i.e., enquanto algumas empresas podem não saber para que produto se pretende projetar células e que só sabe que tem problemas associados ao sistema de produção existente e precisa de os reduzir (por exemplo, uma empresa metolomecânica), outras já costumam produzir em linhas e/ou células e pretendem apenas projetar uma célula para um novo produto ou reconfigurar uma existente para um produto (por exemplo, uma empresa de componentes eletrónicos). Assim, nestes casos, a primeira atividade está praticamente realizada pois o produto já foi selecionado. A segunda atividade envolve conhecer o processo do produto e quantidade a produzir para calcular as máquinas e equipamentos necessários para a células/linhas. Ainda, no âmbito da concepção dos sistemas de produção interessa conhecer a configuração da célula/linha a instalar. Na tentativa de concretização dos objectivos da filosofia JIT, a orientação deve ser para células de produção de fluxo directo e dedicados ao produto ou família de produtos. Os exemplos mais conhecidos de modelos de células JIT são: Toyota sewing system (TSS), Modular manufacturing system (MMS), Flexible work group (FWG), One-piece flow (OPF), Unit production system (UPS), Linked cell manufacturing system (L-CMS) e Quick Response Sewing system (QRS) (Alves, 2007) . A terceira atividade implica instanciar os postos de trabalho, i.e., calcular o número de postos e outros recursos necessários, balancear os postos e afetar operadores aos postos depois de identificar as competências destes. Dentro destas tarefas, é importante destacar o balanceamento das células/linhas que começa com o cálculo do Takt-time (TT). O Takt-time é um dos principais indicadores para a aplicação do conceito lean manufacturing e surgiu do termo alemão “ Taktzeit” em que “ Takt” significa ritmo ou compasso e “ Zeit” significa tempo ou período. Se o ritmo de produção fôr superior ao takt-time , então o sistema irá produzir mais do que desejado e gerar stock . Por outro lado, se o ritmo de produção fôr inferior ao takt-time , não será possível responder a todas as encomendas do cliente. Portanto, o objetivo do takt-time é alinhar com precisão o tempo de 21 ciclo da produção com a procura do cliente, fornecendo um ritmo perfeito ao sistema de produção lean conhecido como sistema pull. O takt-time é a base para o design de sistemas produtivos, é onde o esforço começa, porque é o reflexo da quantidade de uma encomenda feita pelo cliente. Este indicador é frequentemente confundido com o tempo de ciclo, mas os dois são calculados a partir de perspectivas diferentes (Feld, 2001). O tempo de ciclo é o intervalo de tempo entre duas peças sucessivas, processadas por um sistema produtivo (Carvalho, 2006), enquanto o takt-time é calculado través da seguinte fórmula: 𝑇𝑎𝑘𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒 (𝑇𝑇)=𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛í𝑣𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢çã𝑜 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑜 𝑐𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 Feld (2001) afirma que, uma vez determinado o tempo de ciclo de uma determinada linha ou célula, é depois necessário comparar vários aspectos do processo e do takt-time , a fim de projetar um equilíbrio entre os postos de trabalho. Os elementos operacionais (tempo da máquina, tempo do homem e tempo de configuração) de cada produto é examinado em relação ao takt-time para determinar se o tempo de ciclo fixo de qualquer peça de equipamento é maior que o takt-time . Se isso acontecer, a ação deve ser tomada para mudar o tempo disponível, reduzindo o tempo de ciclo, mudando os processos, adicionando equipamento, dividindo encomendas, entre outros. Se a operação permanecer maior que takt-time , ele precisará ser balanceado com o inventário em andamento e/ou turnos adicionais. O tempo do homem é comparado ao takt-time para abordar duas oportunidades: autonomation e balanceamento de carga de trabalho. A primeira oportunidade, autonomation , significa que o equipamento não precisa ser observado em permanência visto que será desligado automaticamente quando uma anormalidade é detetada, permitindo assim que o operador faça outro trabalho. Esta oportunidade é inestimável para aumentar a produtividade e a qualidade. A segunda oportunidade, o equilíbrio da carga de trabalho, tem a ver com o exame dos elementos de trabalho individuais de cada operação e determinar se podem ser reduzidos, deslocados, sequenciados, combinados ou eliminados. Este esforço para equilibrar a carga de trabalho aproximando-a do takt-time é o facilitador principal para alcançar o fluxo de uma peça e minimizar os prazos de fabricação. Os tempos de configuração são quase sempre maiores que o takt-time e precisam ser abordados como parte do processo de design da linha de produção. Comparando o tempo de configuração com o takttime , tem-se uma maior apreciação sobre até que ponto as configurações precisam ser melhoradas para criar um ambiente de trabalho flexível. Uma vez determinado o tempo dos três elementos operacionais 22 (homem, máquina e setup ) para cada produto, estes são comparados com o takt-time geral da linha. Esta informação é colocada numa tabela para cada produto, como demonstra o exemplo na Figura 5. A partir deste ponto, é uma questão de gerar ideias e procurar soluções que equilibrem a carga de trabalho da linha. Figura 5: Tempos operacionais e takt-time (Feld, 2001) A quarta e quinta fases correspondem à implantação da célula e do sistema onde a célula se encontra integrada. As tarefas realizadas nestas fases estão relacionadas com a localização ótima das máquinas partilhadas, identificação de máquinas/processos imcompatíveis, mistura de artigos, tamanho e forma da célula e fluxos entre células. 2.3 Indicadores de desempenho Nesta secção são abordados alguns indicadores de desempenho. Estes indicadores têm como finalidade fazer a análise da situação atual dos processos para que sejam identificadas as oportunidades de melhoria. Depois de implementadas as ações de melhoria, os indicadores de desempenho servem também de ferramentas de apoio na comparação entre o estado inicial e final de um determinado processo e, por isso, possibilitam o cálculo dos ganhos resultantes das melhorias efetuadas. Em forma de síntese, a Tabela 2 sintetiza alguns indicadores de desempenho abordados na empresa onde foi realizada esta dissertação. 29 máquinas. Existem na fábrica 13 blocos de SMT em que trabalham 130 pessoas em três turnos diferentes. Para se iniciar o processo SMT são necessários os seguintes componentes: • PCB vindos do processo Laser-Marking com o respetivo código marcado; • IC’s vindos do processo Offline Programming com a devida programação efetuada; • SMT parts e PiP parts vindos diretamente do SMT Warehouse. O 1º passo do SMT process é o Solder Paste que tem como finalidade colocar uma pasta de solda no PCB, apoiado numa tela metálica. Ainda neste processo submete-se a peça a uma limpeza com o objectivo de retirar o excesso de pasta dos dois lados do PCB. O 2º passo está relacionado com um processo de inspeção chamado SPI (Solder Paste Inspection ). As máquinas verificam se as peças cumprem com o volume ideal da pasta de solda colocada no PCB no processo anterior. Se for detetado excesso de pasta de solda, o PCB será enviado para refugo visto que hoje em dia na indústria automóvel não é recomendável fazer reparações deste nível e reutilizar PCBs não-conformes. Depois de inspeccionado, a peça segue para o 3º passo que é o SMT/PiP placement. Nesta fase são colocados todos os componentes necessários de forma automática pelas máquinas SMT. As peças são transportadas de máquina em máquina, através de um tapete rolante, e são inseridos no PCB os componentes de dimensões mais pequenos primeiro e posteriormente os de maiores dimensões. A capacidade de colocação de componentes de cada máquina SMT é de cerca de 110.000 componentes por hora. É também relevante referir que as máquinas SMT rejeitam de forma automática os componentes não-conformes que são fornecidos em rolos e dá um sinal de aviso se o número de componentes rejeitados fôr significativo. 3.2.3.1.4 Reflow Depois de colocados todos os componentes necessários na placa PCB, a peça passa para o 4º processo, Reflow, que é a chamada soldadura dos componentes no PCB através de um processo de aquecimento em forno para que a pasta colocada no Solder Paste passe do estado semi-líquido ao estado sólido. Por fim, a peça é arrefecida. 30 3.2.3.1.5 Automatic Optic Inspection (AOI) Finalmente, a peça é encaminhada para o AOI ( Automatic Optic Inspection ) que é um processo de inspecção visual onde é verificado se todos os componentes estão bem posicionados e se a soldadura está com qualidade, ou seja, inexistência da chamada solda fria. As peças mal soldadas vão diretamente para refugo. 3.2.3.2 Secção CBA Alguns produtos, depois de passarem pelo SMT Process , têm ainda de passar pela Secção CBA para montagem de componentes, por norma de maior dimensão, de forma manual. Nem todos os produtos necessitam de montagem manual, logo não é apropriado reservar um espaço próprio na linha principal pois não teria uso constante, sendo então essa montagem feita à parte, fora da linha principal, e por isso designada de Sub-Assembly . Aqui também ocorrem processos de singulação, fresagem e soldadura por onda. O objectivo da empresa é reduzir cada vez mais estes processos manuais porque o handling (manuseamento de material com as mãos) é a principal fonte de problemas relacionados com o stress dos PCBs podendo, por exemplo, descolar algum componente electrónico da placa e a peça ficar defeituosa. O esquema das fases inerentes a secção CBA encontra-se a seguir, na Figura 12. Figura 12: Esquema das fases da secção CBA (Aptiv, 2019) 31 3.2.3.2.1 Milling Process Nesta secção, recorrendo às Milling Machines , as peças sofrem processos de fresagem com a finalidade de deixá-las com as dimensões corretas. No início deste processo, os PCBs encontram-se em containers e no final saem em tabuleiros. 3.2.3.2.2 Soldadura Onda Este processo é usado apenas nos produtos que passam pela montagem manual. Na Soldadura Onda os produtos passam por uma primeira onda em que são preenchidos com solda todos os orifícios existentes na placa, seguindo depois para uma segunda onda mais suave que visa homogeneizar a solda. As placas que servem para transportar o produto voltam vazias ao início da linha passando por um processo de arrefecimento. Por fim, o produto é encaminhado para a inspecção de soldadura onda. 3.2.3.2.3 Controlos de qualidade (AXI Process e ICT Process) As peças passam também por um controlo de qualidade através de dois processos distintos. O primeiro é o AXI Process onde se encontram máquinas que fazem um raio-x às peças com a finalidade de verificar se existe conformidade nas bolas de solda que se encontram por baixo dos componentes colocados no PCB, visto que por vezes estas bolas de solda aparecem partidas ou com outras anomalias. Este controlo é normalmente feito por amostragem apesar de que alguns clientes exigem a inspecção a 100%. Depois é feito o segundo controlo de qualidade através do ICT Process ( Integrated Circuit Testing ) que visa testar o funcionamento correto do produto através de um teste eléctrico. 3.2.3.2.4 Sub-Assembly Existem também processos de sub-montagem que servem para os produtos que contêm componentes diferentes do habitual (não standard) e, por isso, são colocados offline para que esses postos de trabalho não ocupem espaço desnecessário na linha principal. Um exemplo bastante comum é a colocação dos heatsinks que são os componentes que servem para ventilação do aparelho e que só existem em alguns produtos. 3.2.3.2.5 Coating Em alguns produtos é também necessário realizar um procedimento designado por Coating . Nestas máquinas, as placas levam um revestimento de verniz transparente que serve de protecção contra a humidade, variações de temperatura e turbulência que o produto poderá vir a estar sujeito. Por exemplo, os aparelhos produzidos para camiões normalmente exigem esta proteção visto que são as viaturas mais 32 sujeitas a condições adversas. Alguns componentes do produto não podem entrar em contacto com este verniz, por isso, é necessário programar o processo para que seja aplicado apenas nos locais adequados. 3.2.3.3 Secção Montagem Final, Testes e Embalagem Nesta secção procede-se à montagem final do produto. É nesta fase que se pode ver o aspeto final dos aparelhos. Os processos de montagem final e os postos de trabalho podem variar bastante pois são criados de acordo com as especificidades de cada produto de modo a obter a melhor eficiência possível a nível produtivo. As fases inerentes à secção de Montagem final e testes encontram-se representadas no esquema da Figura 13. Figura 13: Esquema com as fases da secção Montagem final e Testes (Aptiv, 2019) 3.2.3.3.1 Montagem Final No edifício 1 da Aptiv, as linhas de montagem final são orientadas ao produto e destinam-se à produção de aparelhos eletrónicos. A montagem final tem como objectivo unir todas as partes do produto, formando assim o produto final pedido pelo cliente. Nestas linhas, os processos estão maioritariamente relacionados com aparafusamentos, colocação de esponjas protectoras, conexão dos cabos (fios condutores), montagem 33 de peças como cases e fronteplates, colocação das etiquetas com o código inerente a cada produto, entre outras operações que podem variar consoante o produto que está a ser produzido. Em todas as linhas de montagem final podem-se visualizar mecanismos poka-yoke de forma a evitar erros de processamento. Existem mecanismos como os dispositivos e jigs que permitem que operador coloque a peça com precisão no devido lugar no posto de trabalho e assim fazer uma montagem de forma correta. As próprias peças têm, quando necessário, pequenos jigs para ajudar o operador a encontrar a posição de encaixe correta. Alguns postos de trabalho estão também equipados com câmaras que verificam, através de fotografia, se os cabos estão bem conectados e também se as esponjas de protecção estão colocadas no sítio correto. Estes mecanismos poka-yoke previnem também erros de trocas de peças e de sequência das operações através da ultização de scanners que lêm os QR Codes das peças, dando um sinal de alerta se a peça não fôr a correta. Como regra da empresa, se uma operação tiver mais de 4 aparafusamentos, recorre-se ao processo de aparafusamento automático com o objetivo de diminuir o tempo da operação e prevenir lesões nos operadores devido ao movimento repetitivo. O aparafusamento em plásticos ou metais é feito de forma distinta tendo de ser feita a programação do aparafusamento previamente. Na montagem final é também colocada uma pasta azul designada por Gapfiller que serve para dissipar o calor, visto que os produtos em questão são submetidos a grandes variações de temperatura quando utilizados nas viaturas. Esta pasta previne que os IC’s do produto entrem em curto-circuito devido ao sobreaquecimento e esta é colocada estrategicamente nos locais onde se encontram esses componentes electrónicos. O processo de colocação do Gapfiller nas peças pode também ser feito em sub-assembly , isto é, fora das linhas de produção principais. 3.2.3.3.2 Testes Finais Nesta etapa, os produtos são colocados nas máquinas de teste designadas por Automatic Functional Test para verificar se o aparelho está a funcionar corretamente a nível de software e passam também pelo sistema Mechanical CMI para testar o produto a nível mecânico. Submete-se também o produto a uma última inspecção visual que permite verificar se existe alguma não-conformidade nos produtos como riscos, peças partidas, parafusos mal colocados e todos os aspectos exteriores do produto. Por vezes, também se fazem testes à queda de produtos embalados, deixando as caixas cair de uma altura de 50 centímetros, para verificar se estes estão bem protegidos e não existem quebras no produto. 34 Os tempos dos testes finaais podem variar bastante entre cada produto, sendo que a duração média de inspecção é de aproximadamente 200 segundos. Como os tempos dos testes são muito superiores ao tempo de ciclo da montagem final, é necessário usar em simultâneo várias máquinas de teste em cada linha, para nivelar os tempos de processamento e assim evitar tempos de espera e acumulação de WIP. 3.2.3.3.3 Embalagem Por fim, procede-se ao processo de embalagem dos produtos e estes estão prontos para serem enviados para o cliente. As caixas podem ser em esferovite ou em cartão. As caixas em esferovite, depois de enviadas ao cliente com o respectivo produto, devem ser reenviadas para a Aptiv. Já as caixas de cartão, depois de enviadas ao cliente com o respectivo produto, já não voltam para a Aptiv visto que o custo destas é bastante mais reduzido. 35 4. DESCRIÇÃO E ANÁLISE CRÍTICA DA SITUAÇÃO ATUAL Este capítulo é iniciado por uma secção onde são apresentadas as diferentes fases de um projeto para introdução de novos produtos, seguindo-se a apresentação dos produtos em estudo e os respetivos processos de montagem. É também identificada a necessidade de implementar uma nova linha de montagem e reconfigurar outra linha já existente na fábrica, com a finalidade de integrar dois produtos distintos na produção. Existe ainda um terceiro produto, em que foi identificada a necessidade de dimensionar um supermercado de stock intermédio para os seus componentes e um quarto produto que se encontrava na fase inicial de projeto. Neste capítulo pode ainda encontrar-se a análise crítica efetuada à situação atual das linhas existentes, identificando-se os principais problemas e oportunidades de melhoria. 4.1 Fases de um projeto para novos produtos Nesta secção serão apresentadas todas as fases necessárias para a realização de um projeto relativo à integração de um novo produto na produção, começando pela fase de apresentação do conceito até à fase de produção. Na Figura 14 encontra-se um fluxograma relativo às fases de projeto para novos produtos. Figura 14: Fluxograma das fases de projeto para novos produtos NÃO SIM 36 A equipa Pre Production Industrial Engineer (PPIE) que pertence ao departamento Industrial Engineering (IE) da Aptiv, é responsável pelo desenvolvimento, implementação e reorganização de sistemas de produção orientados a novos produtos. Esta equipa de engenheiros dá também apoio e propõe soluções viáveis no design dos novos produtos de modo a chegarem a uma solução ideal de como os produzir. 4.1.1 Apresentação do conceito do produto Inicialmente, o cliente abre um concurso em que várias empresas se podem candidatar para ganhar o projeto. Nesta fase é feita uma apresentação do conceito do novo produto com todas as suas características e necessidades associadas. 4.1.2 Cotação do projeto e aceitação do cliente Depois de apresentado o conceito, as empresas candidatas apresentam a proposta de cotação do projeto para que o cliente decida por qual candidato irá optar para produzir o seu novo produto. 4.1.3 Apresentação do projeto à equipa Depois de o projeto ser aceite pelo cliente, procede-se à fase da apresentação onde são realizadas reuniões de equipa para que sejam apresentadas as características do produto, tendo como objetivo debater o modo como este será produzido e identificar possíveis melhorias no processo. Nestas reuniões é também elaborado o plano do projeto com os prazos correspondentes a cada fase. Nesta fase é também previsto o nível de complexidade do projeto, podendo ser classificado em 4 níveis distintos: A+, A, B ou C. As características de um projeto a ter em conta para classificar o seu nível de complexidade apresentam-se de seguida, na Figura 15. Figura 15: Nivel de complexidade de um projeto (Aptiv, 2019) 37 Durante o projeto nesta empresa, decorreu uma reunião de apresentação de um novo produto com a finalidade de dar a conhecer todas as suas características para posteriormente a equipa implementar o sistema produtivo mais adequado a esse produto. Essa reunião teve a duração de dois dias e foi dividida nas seguintes fases: Meeting / Workshop Produto P7` 1º Dia - Project Overview - Electrical Presentation - Plastics - Mechanical Presentation - Final Assembly Concept 2º Dia - SMT Design Items - ICT and Test Concept - Prepare Final Report - Final Report 4.1.4 Identificação de melhorias Nesta fase de projeto, são realizadas reuniões de equipa para debater as questões técnicas do produto com a finalidade de encontrar melhorias. 4.1.5 Planificação do projeto Nesta fase, a equipa reúne para delegar os colaboradores que irão ficar responsáveis pelo projeto. Nessa reunião são também apresentados os volumes de produção, o takt time, a lista de materiais, o cálculo de capacidade e as alterações efetuadas no layout da fábrica. Por fim, são identificadas todas as operações necessárias com a finalidade de calcular o número de postos de trabalho e operadores necessários para cumprir com o takt time. 4.1.6 Implementação do sistema produtivo Depois de efetuada a planificação do projeto, ter-se-á de implementar a linha de montagem final orientada ao novo produto ou, em alguns casos, reconfigurar uma linha já existente na fábrica. Um dos requisitos cada vez mais exigido pelos clientes e uma realidade que a Aptiv quer atingir num futuro próximo é implementar um sistema produtivo de modo a evitar o handling nos PCB’s. Os componentes introduzidos nestas placas são bastante frágeis e, portanto, o manuseamento destes poderá provocar defeitos no 38 produto, sendo esta a razão pela qual cada vez mais se adequirem robots que fazem a completa deslocação das placas PCB. Neste trabalho de dissertação, será apresentado todo o processo relativo à implementação de uma nova linha de montagem para o Produto V e também a reconfiguração da linha de montagem onde o Produto C será inserido. 4.1.7 Arranque da produção em pre-série O cliente irá informar a empresa das quantidades a produzir em pré-série com a finalidade de recolher amostras para testar o novo produto e enviar feedback , posteriormente. 4.1.8 Identificação de melhorias no processo produtivo Nesta fase é feito um levantamento dos problemas detetados na produção em pre-série através de reuniões com os membros envolvidos no projeto. Quando se pretende melhorar os processos e reduzir tempos de ciclo, deve-se procurar identificar o bottleneck , isto é, o posto de trabalho mais demorado, pois só reduzindo o tempo desse posto se consegue reduzir o tempo de ciclo de todo o sistema produtivo. Por outras palavras, não adianta melhorar outros processos se o identificado como bottleneck continuar a ter o mesmo tempo de processamento. É este que marca o ritmo de todo o sistema produtivo, muitas vezes também designado como pacemaker. Nesta fase de projeto, são também feitas reuniões com membros da Aptiv de outros países, muitas vezes através da plataforma Skype, com a finalidade de partilhar problemas ocorridos num determinado produto que ambas as fábricas estão a produzir e debater e partilhar possíveis soluções e melhorias. O objetivo desta reunião é levantar todos os problemas que ocorreram na produção em pre-série de um produto, tanto a nível de dificuldades durante o processo produtivo como a nível de falhas e defeitos detetados no produto para que possam ser implementadas melhorias. Depois de identificadas as atividades necessárias para corrigir os problemas ocorridos durante a produção em pre-série, estas são atribuidas às pessoas responsáveis. 4.1.9 Início da produção Por fim, o produto entra na fase de produção em grandes quantidades podendo manter-se em produção durante vários anos. Nesta fase, seguindo os princípios de melhoria contínua, é sempre possível identificar novas oportunidades de melhoria de processos e, por isso, o sistema produtivo implementado poderá sempre sofrer alterações e reconfigurações ao longo do tempo. 45 Tabela 8: Volumes anuais de produção dos Produtos PO e C Volumes anuais 2018 2019 2020 2021 2022 2023 Produto PO 91250 22 000 1 381 0 0 0 Produto C 0 17915 30098 31443 32233 33320 É também necessário conhecer os volumes de produção diários para cada produto, Tabela 9. Estes valores foram calculados assumindo que 1 ano tem 240 dias úteis. Tabela 9: Volumes diários de produção dos Produtos PO e C Volumes diários 2018 2019 2020 2021 2022 2023 Produto PO 380,2 91,7 5,8 0,0 0,0 0,0 Produto C 0,0 74,6 125,4 131,0 134,3 138,8 Depois de conhecidos os volumes de produção diários dos dois produtos para os próximos anos, efetuaram-se os cálculos relativos ao tempo produtivo diário dos dois produtos, Tabela 10, assumindo que o tempo de ciclo do Produto PO é de 60 segundos e do Produto C é de 73,2 segundos. Tabela 10: Tempo produtivo diário dos Produtos PO e C Tempo Produtivo (h) 2018 2019 2020 2021 2022 2023 Produto PO 6,3 1,5 0,1 0,0 0,0 0,0 Produto C 0,0 1,5 2,5 2,7 2,7 2,8 Total Tempo Produtivo 6,3 3,0 2,6 2,7 2,7 2,8 Exemplo do cálculo do tempo produtivo diário para 2019: 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑃𝑂=Volume Diário ×Tempo Ciclo 3600 =91,7 × 60 3600 =1,53 ℎ 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝐶=Volume Diário × Tempo Ciclo 3600 =74,6 × 73,2 3600 =1,52 ℎ 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙=1,53+1,52=3,05 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎𝑠 Assumindo que toda a produção será realizada em apenas um turno, ou seja, com um tempo disponível de 7,7 horas diárias, pode-se concluir que se observa capacidade suficiente nesta linha de montagem para iniciar a produção do novo Produto C, visto que a soma do tempo produtivo dos dois produtos não 46 ultrapassa as 7,7 horas diárias em nenhum dos anos de fabrico. Existe ainda capacidade disponível para 4,7 horas de produção diária nesta linha de montagem final e a equipa já está a idealizar a introdução de mais um produto, designado neste projeto por Produto P7. Cálculo auxiliar do tempo disponível de 1 turno: Tempo total: 8h = 480min Tempo disponível = 480min – 18min (intervalos e ginástica laboral) = 462min Tempo disponível em horas = 462 / 60 = 7,7 horas A seguir encontram-se todas as etapas e assuntos debatidos numa reunião relativa às pre-séries do Produto C: Meeting – Produto C Steps: - DFMEA - PFMEA - Quality Plan - Special Characteristics - No open POR-s in DPRTS Inputs review: - Transparent to test status - Error-Proofing Matrices - Certification Summary - Component PPAP status - Producibility items - Final traceability - PPAP deliverables - Production equipment status - PPAP milestone - GP12 / Early containment approach - Final warranty agreement Outputs: action items Um dos problemas detetados na montagem final do Produto C é o teste de visão da conecção da antena bluetooth, visto que esta é de dimensões reduzidas e os scanners instalados para fazer os testes de visão não estão capacitados para fazer este teste, apenas fazem o teste à conecção de cabos de maior dimensão. Foram também encontrados erros na conecção dos cabos e alguns estavam dobrados incorretamente e também amassados devido a uma incorreta montagem. Concluiu-se que é necessário 47 que os cabos venham do fornecedor previamente dobrados no local correto para que o operador não tenha de fazer essa tarefa manualmente e quebrar o cabo. Detetou-se na reunião que o fornecedor já tinha advertido para o facto de que não é aconselhável dobrar os cabos em 180º porque pode quebrar as ligações do cabo. 4.3.3 Necessidade de espaço para o produto M e instruções desatualizadas Na análise efetuada à situação atual verificou-se que o produto M ainda não apresentava estruturas para armazenamento de stock intermédio de alguns dos seus componentes. Assim, identificou-se a necessidade de dimensionar um espaço para implementar um supermercado de maneira a criar um buffer para stock intermédio das duas placas PCB que este produto apresenta. As placas em questão são designadas por RSC e MMX. Este estudo foi realizado devido à necessidade de economização de espaço na fábrica. Identificou-se também uma oportunidade de melhoria na secção de fresagem visto que as instruções não estavam atualizadas e, por isso, existia um risco elevado de o operador se enganar no programa da máquina de fresagem e danificar os produtos. 4.3.4 Impossibilidade de realizar teste de visão correta no produto P7 Relativamente ao Produto P7, este encontrava-se numa fase inicial de projeto e, por isso, foi feito o acompanhamento das apresentações inerentes à sua constituição, design e o seu processo de produção. Um dos problemas detetados relativamente ao design do Produto P7 foi o facto de que um dos cabos conectores se encontrar numa posição em que impossibilitava a realização correta do teste de visão para confirmar se o cabo ficou bem conectado com o aparelho, visto que este apresenta uma dobra escondendo o local de encaixe, como demonstrado na Figura 19. Figura 19: Front Panel – Exploded View – Assembly – Display DPC (Aptiv, 2019) 48 4.3.5 Síntese dos problemas encontrados A Tabela 11 tem como finalidade resumir todos os problemas e oportunidades de melhoria identificados durante a fase de análise crítica da situação atual dos quatro produtos em estudo. Tabela 11: Síntese dos problemas encontrados Designação do produto Análise crítica da situação atual e problemas Produto V Necessidade de implementar uma nova linha de montagem e identificação de oportunidades de melhoria no processo a nível ergonómico e na redução do número de operadores com a instalação de um robot de aparafusamento. Produto C Necessidade de reconfigurar uma linha de montagem já existente para integrar o produto e identificação de oportunidades de melhoria reduzindo os tempos de paragem no processo. Produto M Necessidade de dimensionar um supermercado para stock intermédio de componentes com o objetivo de economizar o máximo espaço na fábrica. Produto P7 Necessidade de solucionar um problema relativo à falha no teste de visão na conecção de um cabo. 49 5. APRESENTAÇÃO DE PROPOSTAS E AÇÕES DE MELHORIA Neste capítulo encontram-se todas as melhorias propostas e implementadas durante o projeto na empresa Aptiv. Assim, são apresentadas a linha de montagem projetada para o produto V, a reconfiguração da linha do produto C, o dimensionamento de supermercado e criação de instruções para o produto M e a solução para a falha no teste de visão do produto P7. 5.1 Projeto da linha de montagem para o produto V Relativamente ao Produto V, foi feita a implementação de uma nova linha de montagem, tendo sido feito um estudo para concluir quais os equipamentos que se deveriam adquirir. Assim, de maneira a concluir qual a melhor solução relativa à aquisição destes novos equipamentos e a disposição destes numa nova linha de montagem, usaram-se procedimento e cálculos para comparar diferentes cenários possíveis. Foram ainda identificadas e implementadas algumas melhorias no processo de montagem. Esta secção visa explicar todas estas ações. 5.1.1 Redefenição do processo e implementação da nova linha de montagem Identificado o produto e o seu processo produtivo, para implementar uma nova linha de montagem foi necessário conhecer os respetivos volumes de produção e o takt-time e, posteriormente, foi realizado um estudo para comparar dois cenários diferentes em relação ao tipo de equipamentos a instalar. 5.1.1.1 Cálculo do Takt-time Para calcular o takt-time , foi necessário conhecer o tempo disponível de um turno de maneira a perceber quantos turnos são necessários para produzir as quantidades encomendadas. Para a realização destes cálculos, assumiu-se que a empresa funciona em turnos de 8 horas com 30 minutos em pausas e com 50 semanas por ano, sendo que cada semana tem 5 dias úteis. Os cálculos do takt-time para cada ano encontram-se apresentados a seguir: 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛í𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑚 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜=7,5 × 60×60 =27000 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠/𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢çã𝑜 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎=𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢çã𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑁º 𝑑𝑖𝑎𝑠 ú𝑡𝑒𝑖𝑠 =83250 50×5=333 𝑝𝑒ç𝑎𝑠/𝑑𝑖𝑎 50 𝑇𝑎𝑘𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒=𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛í𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑚 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢çã𝑜 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 =27000 333 =81,1 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠/𝑝𝑒ç𝑎 Concluiu-se que é necessário efetuar a produção diária apenas num turno, visto que foi calculado um takt-time de 81,1 segundos por peça e o tempo de ciclo do processo de produção deste aparelho prevêse que seja inferior ao takt-time calculado, o que cumpre com as necessidades do cliente. A Tabela 12 apresenta os respetivos resultados para os próximos anos. Tabela 12: Previsão de volumes de produção e takt-time do Produto V Conhecido o takt-time e os respetivos volumes de produção do Produto V, assim como todos os passos relativos à montagem final do aparelho, está reunida a informação necessária para fazer o estudo para encontrar a melhor forma de implementar a nova linha de produção orientada ao produto. Como foi referido na secção 4.3.1, devido ao processo de montagem e aos volumes de produção, foi necessário propor uma nova linha de montagem para o produto V. Também ficou claro que o processo de montagem do Produto V idealizado inicialmente não reunia as melhores condições e, por isso, foi feito um estudo com o objetivo de comparar dois cenários: cenário 1) proposta inicial com aparafusamento manual com quatro operadores e cenário 2) proposta alternativa com a aquisição de um robot de aparafusamento automático e a trabalhar apenas com um operador. 5.1.1.2 Cenário 1 – Aparafusamento manual com quatro operadores No processo previsto inicialmente, designado por cenário 1, o processo encontrava-se com quantro postos de trabalho e os aparafusamentos eram feitos de forma manual pelos quantro operadores onde se constata que as regras de ergonomia não estavam a ser respeitadas por apresentar mais de quatro aparafusamentos por posto de trabalho. Este processo de montagem pode ser visualizado na Tabela 41 do Anexo I - Produto V: WCT (cenários 1 e 2). 51 5.1.1.3 Cenário 2 – Aparafusamento automático com um operador Relativamente ao processo alternativo, designado por cenário 2, foi necessário identificar todas as tarefas relativas ao novo processo de montagem com os respetivos tempos de processamento teóricos. A Tabela 13 e a Tabela 14 representam as instruções de trabalho (ITs) relativas aos postos de trabalho 1 e 2, respetivamente. Motion s é a designação usada pela empresa para cada movimento realizado pelo operador e é assumido um tempo teórico de 0,6 segundos por cada um. Tabela 13: Instruções de Trabalho do Produto V (Posto 1) Descrição das tarefas – posto 1 – produto v Motions Tempo (s) Pega heatsink e coloca no dispositivo 4 2,4 Coloca ventoinha no heatsink 8 4,8 Verifica se a ventoinha ficou bem montada 2 1,2 Coloca o heatsink no robot aparafusamento 5 3,0 Coloca a placa principal no heatsink 6 3,6 Liga o cabo da ventoinha 7 4,2 Precciona os botões para teste de visão 2 1,2 Pega e coloca a frame 5 3,0 Coloca a blenda e a frontplate na prensa 10 6,0 Coloca a blenda no aparelho 8 4,8 (Processo de aparafusamento automático, 8x) - 27 Roda o aparelho 4 2,4 Coloca a tampa 8 4,8 (Processo de aparafusamento automático, 5x) - 18 Tempo de processamento do robot 45 Tempo de processamento do operador 65 41,4 Tabela 14: Instruções de Trabalho do Produto V (Posto 2) Descrição das tarefas – posto 2 – produto v Motions Tempo (s) Pega no aparelho e coloca no dispositivo 6 3,6 Fecha máscara de aparafusamento 2 1,2 Aparafusa a bullet, 1x 5 3,0 Aparafusa os parafusos, 3x 15 9,0 Abre máscara de aparafusamento 2 1,2 Retira o aparelho e coloca etiqueta cliente 8 4,8 Tempo de processamento do operador 36 22,8 52 O segundo cenário idealizado para o processo de montagem final do Produto V é constituído por dois postos de trabalho em que apenas um operador é responsável por todo o processo de montagem, fazendo as tarefas dos postos 1 e 2. Na Tabela 15 pode-se verificar que no posto 1 o tempo de processamento do robot de aparafusamento automático é de 45 segundos e o tempo de processamento manual efetuado pelo operador é de 41,4 segundos. Os 3,6 segundos de diferença podem ser aproveitados para o operador efetuar as tarefas do posto 2 que correspondem a 22,8 segundos, em vez de desperdiçar esse tempo à espera do robot de aparafusamento. Tabela 15: Tempos de processamento do operador e do robot de aparafusamento TEMPO / POSTO POSTO 1 POSTO 2 TOTAL Processamento do operador 41,4 22,8 64,2 Processamento do robot 45 - 45 Assim, conclui-se que o tempo de ciclo do processo de montagem final do Produto V relativo aos dois postos de trabalho com apenas um operador a executar todas as tarefas é de 64,2 segundos. Os 45 segundos relativos ao robot de aparafusamento não entram no cálculo do tempo de ciclo deste processo produtivo visto que esse processamento é feito em simultâneo com as tarefas do operador. 5.1.1.4 Comparação dos dois cenários Com o objetivo de encontrar a melhor solução, foi feito um estudo para comparar os proveitos que se irá obter entre uma linha de produção através de processos de aparafusamento manual pelos operadores e uma linha constituída por um robot de aparafusamento automático. O número de operadores necessário, os tempos de ciclo e os tempos de atravessamento relativos aos dois cenários, estão apresentados na Tabela 16. Tabela 16: Tempos de ciclo do processo de montagem final do Produto V para os dois cenários em estudo Cenários possíveis Cenário 1 Cenário 2 Nº operadores 4 1 Tempo de ciclo (s) 31,2 64 Tempo de atravessamento (s) 124,8 64 Visto que o tempo de atravessamento do cenário 1 é de 124,8 segundos e do cenário 2 é de 64 segundos, os ganhos relativos à economização de tempo são de 60,8 segundos por produto, se optar pelo cenário 2, ou seja, adquirindo o novo robot de aparafusamento automático. 53 𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 (𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜)=124,8−64=60,8 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠/𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 Este ganho de tempo de 60,8 segundos relativo à montagem de 1 produto, se fôr multiplicado pelos 83.250 produtos que estão previstos produzir por ano, resulta numa poupança de tempo na ordem das 1.406 horas anuais. 𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 (𝑝𝑜𝑟 𝑎𝑛𝑜)=60,8×83250 3600 =1406 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠/𝑎𝑛𝑜 Com o auxílio de uma folha de cálculo excel utilizada na Aptiv que permite fazer de forma automática a conversão dos ganhos de tempo em ganhos monetários, estimou-se que se poderá economizar 35.456 euros no primeiro ano de produção. É necessário ainda fazer a comparação do investimento entre os dois cenários em estudo. Sendo assim, os custos inerentes a cada cenário encontram-se na Tabela 17. Tabela 17: Investimento necessário para os dois cenários em estudo Cenário 1 Cenário 2 Equipamento Custo (€) Equipamento Custo (€) 4 scanners 10.000 1 scanner 2.500 4 dispositivos 20.000 2 dispositivos 10.000 4 bancadas de trabalho 9.484 1 bancada de trabalho 2.371 4 aparafusadoras 54.100 1 aparafusadora 13.525 4 interface box 9.816 1 interface box 2.454 Robot aparafusamento 95.000 Custo total 103.400 Custo total 125.850 Conhecidos os valores, conclui-se que para o cenário 1 é necessário um investimento de 103.400 euros e para o cenário 2 o investimento é de 125.850 euros. Ou seja, o investimento inicial do cenário 2 que inclui a aquisição do robot de aparafusamento é superior e apresenta uma diferença de 22.450 euros em relação ao cenário 1. 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛ç𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠=125.850−103.400=22.450 𝑒𝑢𝑟𝑜𝑠 Como já foi referido anteriormente, no cenário 2 é possível economizar 35.456 euros no primeiro ano de produção devido à poupança nos tempos de produção. Visto que a diferença entre os investimentos é de 22.450 euros, quer dizer que este valor é inferior aos ganhos. Este fator levou à conclusão de que 54 é mais vantajoso optar pelo cenário 2 e assim instalar a linha de montagem para o Produto V com a inclusão do robot de aparafusamento automático. Verifica-se também que o break-even do investimento será alcançado durante o primeiro ano de produção e que, no final do terceiro ano poder-se-á contabilizar poupanças na ordem dos 71.177 euros. Isto significa que, este valor subtraido pela diferença entre os investimentos que é de 22.450 euros, ao fim de três anos o cenário 2 apresenta ganhos superiores ao cenário 1 na ordem dos 48.727 euros. Optouse então pelo cenário 2 e pela aquisição do novo robot de aparafusamento automático. 𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜𝑠 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑜𝑠 (𝑒𝑚 3 𝑎𝑛𝑜𝑠)=71.177−22.450=48.727 𝑒𝑢𝑟𝑜𝑠 Com o intuito de apresentar um resumo dos ganhos anuais obtidos no Capítulo 6, foi estimado o valor de ganhos anuais através desta implementação, resultando num valor de 16.242€ / ano. 𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜𝑠 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑜𝑠 (𝑒𝑚 1 𝑎𝑛𝑜)=48.727 3=16.242 𝑒𝑢𝑟𝑜𝑠/𝑎𝑛𝑜 A Figura 20 corresponde aos cálculos inerentes a este estudo com o auxílio de um documento Excel, designado por ICIM, usado para esta finalidade. Figura 20: Cálculo e comparação do investimento e proveito das duas opções em estudo. 61 Tempo de Ciclo médio = 100,3 segundos OE médio = 73,7% Tabela 22: Tempos de ciclo da montagem final do Produto C (amostra da pre-série 6) TC (s) 92 98 96 89 90 88 104 83 85 88 93 114 92 86 96 OE (%) 80 75 76 82 81 83 70 88 86 83 79 64 80 85 76 Tempo de Ciclo médio = 92,9 segundos OE médio = 79,3 % Tabela 23: Tempos de ciclo da montagem final do Produto C (amostra da pre-série 7) TC (s) 94 86 86 87 85 89 105 87 94 94 86 88 93 87 90 OE (%) 78 85 85 84 86 82 70 84 78 78 85 83 79 84 81 Tempo de Ciclo médio = 90,1 segundos OE médio = 81,5 % Tabela 24: Tempos de ciclo da montagem final do Produto C (amostra da pre-série 8) TC (s) 91 90 88 93 86 85 89 94 90 87 86 89 85 88 92 OE (%) 80 81 83 79 85 86 82 78 81 84 85 82 86 83 80 Tempo de Ciclo médio = 88,9 segundos OE médio = 82,4 % Observa-se que o indicador de desempenho OE tem uma subida significativa desde a pre-série 5 até à pre-série 8. Isto justifica-se pelas melhorias que foram sendo implementadas para colmatar desperdícios de tempo devido a diversas causas de paragens que aconteceram durante o processo de montagem e que serão apresentadas a seguir. 5.2.2.2 Soluções para causas de paragens no processo de montagem do produto C Neste projeto procedeu-se também à realização de uma análise das causas de paragens no processo de montagem do Produto C com o objetivo de identificar os pontos críticos e, posteriormente, implementar ações de melhoria para reduzir os tempos de paragem neste processo produtivo. Na Tabela 25, estão presentes todos os valores relativos aos tempos de paragens durante o processo de montagem final do Produto C, ao longo de oito pre-séries realizadas. Em cada pre-série, foi retirada uma amostra de 15 produtos, em que os valores apresentados são resultantes da soma dessas 15 amostras. Na Tabela 25 pode-se ainda verificar que estão assinalados a amarelo os intervalos em que se constatam 62 reduções de tempo de paragem mais significativas devido às ações de melhoria que foram implementadas nos intervalos entre pre-séries. Tabela 25: Causas e tempos de paragem no processo de montagem do Produto C Causa Tempo (s) Presérie 1 Presérie 2 Presérie 3 Presérie 4 Presérie 5 Presérie 6 Presérie 7 Presérie 8 Erro de processamento 89 56 32 24 43 18 12 15 Ausência de operador 0 120 0 0 0 0 0 0 Erro de aparafusamento manual 60 30 45 30 15 0 15 0 Erro de aparafusamento automático 140 174 134 142 28 15 0 0 Demora na leitura do código QR 45 45 45 0 0 0 0 0 Falha no teste de visão 326 235 268 42 33 28 12 18 Material trocado 120 0 0 0 0 0 0 0 Tarefa complexa 86 92 34 42 27 16 20 12 Mudança de equipamento 587 138 143 135 126 129 124 121 Espera de material de outro posto 620 178 152 139 144 159 146 143 Tempo total de paragens 2131 1609 1074 655 516 470 422 372 Com a finalidade de identificar as principais causas de paragens no processo produtivo do Produto C e separá-las pelo responsável, nomeadamente por operador, máquina, material ou processo, foi realizado um diagrama de causa-efeito que está apresentado na Figura 23. 63 Figura 23: Diagrama de Causa-efeito relativo às paragens no processo de montagem final do Produto C Depois de identificadas as causas das paragens no processo de montagem final do Produto C, foi posteriormente realizada uma análise ABC através de diagramas de pareto em todas as pre-séries analisadas, para concluir quais as causas mais críticas a nível de perdas de tempo em paragens de modo a implementar ações de melhoria. A Figura 24 apresenta a análise ABC resultante dos tempos de paragem e as respetivas causas. Figura 24: Análise ABC relativa às paragens na montagem final do Produto C (pre-série 1) 64 Na primeira pre-série observada neste estudo, designada por pre-série 1, concluiu-se que uma das causas de paragens mais crítica estava relacionada com os tempos de espera de material entre os postos de trabalho. As ações de melhoria relativas aos problemas e aspetos a melhorar que foram até agora identificados, serão apresentadas de seguida. 5.2.2.2.1 Balanceamento da carga entre postos de trabalho Os elevados tempos de espera entre os postos de trabalho devem-se ao facto de estes apresentarem tempos de processamento muito diferentes, como se pode constatar através da Tabela 26 e do gráfico da Figura 25. Tabela 26: Tempos de estação dos postos de trabalho Nº amostra Posto 1 Posto 2 Posto 3 Posto 4 1 74 85 104 132 2 68 66 98 112 3 83 70 102 125 4 64 63 128 163 5 60 78 135 95 6 93 65 99 116 7 63 84 103 98 8 97 65 107 104 9 68 58 100 98 10 79 93 103 123 11 114 85 108 104 12 84 69 96 115 13 82 83 104 95 14 68 73 132 138 15 76 67 98 106 Média 78 74 108 115 Tempo de espera (1 unidade) Tempo de espera (15 unidades) 115 – 74 = 41 segundos 41 x 15 = 620 segundos 65 Figura 25: Tempos de estação dos postos de trabalho Para solucionar este problema fez-se um balanceamente da carga de trabalho dos postos de modo a que os tempos de processamento ficassem mais próximos uns dos outros e assim não existir tanto desperdício em tempos de espera. No processo de montagem final do Produto C, inicialmente estavam a trabalhar quatro operadores em quatro postos de trabalho. Concluiu-se que apenas seriam necessários três operadores nos quatro postos, visto que o posto 1 e 2 podia ficar a cargo de um só operador por apresentarem tempos de processamento muito inferiores que os postos 3 e 4. Foi, por isso, feito um estudo e redefinidas as tarefas de cada operador de forma a tornar o processo produtivo mais eficiente e balanceado de maneira a reduzir os tempos de espera entre postos de trabalho. Para estudar a melhor solução relativa à carga de trabalho de cada posto de trabalho e poder re-estruturar as tarefas inerentes a cada posto, recorreu-se ao documento excel Work Combination Table do Produto C e fizeram-se as devidas alterações de maneira a que os tempos de estação dos postos de trabalho se aproximem, resultando num valor mais baixo relativo ao índice de planura da linha de montagem. As alterações efetuadas foram as seguintes: os postos de trabalho 1 e 2, até agora com um operador a trabalhar em cada um, passaram a ter apenas um operador responsável pelos dois postos, passando este a trabalhar de pé para se poder movimentar mais facilmente. Para o mesmo operador trabalhar em dois postos, acrescentou-se a atividade de movimentação de um posto para o outro que corresponde a 3,6 segundos. Por outro lado, retirou-se 1,2 segundos porque agora o operador coloca o conjunto 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Tempo de estação (s) Nº da amostra Tempos de estação dos postos de trabalho Posto 1 Posto 2 Posto 3 Posto 4 66 diretamente na máquina de aparafusamento, não tendo que pousar o conjunto para este voltar a ser pegado por um segundo operador. Concluindo, esta ação aumentou 2,4 segundos o tempo total de processamento, mas mesmo assim teve muitas vantagens porque o tempo que o posto 1 e 2 esperavam pelos outros postos era muito superior, devido ao seu tempo de processamento ser menor. Outra alteração foi a transferência das duas primeiras tarefas do posto 3, nomeadamente, “pegar na case, ler código e colocá-la na prensa” e “colocar dois retainers na casa e fechar a gaveta para prensar”, para o operador que trabalha no posto 1 e 2. No Anexo II – Produto C: WCT (antes e depois das melhorias) encontram-se as Work Combination Table inicial (Tabela 43) e final (Tabela 44). Assim explicadas as modificações da linha de montagem em estudo, são agora apresentados os novos tempos de processamento dos postos de trabalho através da Tabela 27, Tabela 28 e Tabela 29. Tabela 27: Tempos de processamento do Posto 1 e 2 (com apenas 1 operador) Descrição das tarefas – posto 1 – produto c Tempo (s) Pegar no painel frontal, ler código e colocar no dispositivo 3,6 Carregar nos botões para testar posição das esponjas 1,2 Ler placa de serviço e encaixar no lado direito do painel frontal 4,2 Ler placa de serviço e encaixar no lado esquerdo do painel frontal 3,0 Pegar no display e ler código 1,8 Pousar display e retirar película 2,4 Colar nova película no display 3,6 Colocar display no painel frontal 2,4 Retirar fita protetora do display 1,8 Encaixar as duas peças metálicas nos pins 6,0 Colocar as duas esponjas 3,6 Retirar conjunto do dispositivo 1,8 Movimentar para a segunda bancada 1,8 Colocar conjunto na máquina de aparafusamento 1,8 Aparafusamento automático (10x) 32,4 67 Tirar conjunto da máquina de aparafusar e colocar no dispositivo 3,0 Conectar cabo com o lado "disp side up" no encaixe 3,0 Conectar cabo comprido nos dois lados do conjunto 6,6 Conectar cabo com o lado "key" no encaixe 3,0 Pegar no conjunto e colocar no posto seguinte 1,8 Pegar na case, ler código e colocá-la na prensa 3,0 Colocar dois retainers na case e fechar gaveta para prensar 5,4 Movimentar de volta para a primeira bancada 1,8 Tempo de processamento do operador 66,6 Tempo de processamento da máquina automática 32,4 Tabela 28: Tempos de processamento do Posto 3 do Produto C Descrição das tarefas - posto 2 – produto c Tempo (s) Abrir a prensa, pegar na case e colocar no dispositivo 4,2 Pegar na placa conectora e montar na case 3,0 Pegar na frontplate e colocar no dispositivo 2,4 Montar placa principal na frontplate 3,0 Encaixar os dois conectores usb e retirar as 2 proteções 6,0 Desimpedir barreiras para aparafusamento automático (12x) 38,4 Ler case, ler placa conectora e colocar conjunto no dispositivo 6,0 Ler placa principal, colocar na case e carregar para encaixar 6,0 Encaixar antena no conjunto e fechar máscara de aparafusamento 6,0 APARAFUSAR 5X, RODAR 90º, APARAFUSAR 2X, RODAR 90º 23,4 Abrir máscara e colocar conjunto no posto seguinte 4,2 Tempo de processamento do operador 64,2 Tempo de processamento da máquina automática 38,4 68 Tabela 29: Tempos de processamento do Posto 4 do Produto C Descrição das tarefas - posto 3 – produto c Tempo (s) Pegar no conjunto e colocar no dispositivo 2,4 Pegar nas "knob" e encaixar no lado direito e esquerdo do conjunto 4,8 Encaixar cap na switch pad e colocar nos dois lados do conjunto 10,8 Pressionar botões vermelhos para testar 1,2 Fechar gaveta para prensar e voltar a abrir 5,4 Colocar conjunto no dispositivo seguinte e fazer teste de visão 3,6 Pegar no conjunto case e colocar no dispositivo 2,4 Conectar 3 cabos pela ordem indicada e fazer teste de visão 8,4 Colar duas esponjas e fazer teste de visão 4,8 Encaixar a case no display e fechar a máscara de aparafusamento 4,8 Aparafusar 6x 18,0 Abrir márcara, colar etiqueta e colocar no posto seguinte 6,6 Tempo de processamento do operador 73,2 A Tabela 30 apresenta os tempos de estação e tempo de ciclo do processo de montagem do Produto C, depois das alterações efetuadas. Tabela 30: Tempos de estação e tempo de ciclo do processo de montagem do Produto C Posto de trabalho Posto 1 Posto 2 Posto 3 Tempo de estação (s) 66,6 64,2 73,2 Tempo de ciclo do sistema (s) 73,2 O cenário resultante das alterações relativas ao balanceamento da carga nos postos de trabalho no processo de montagem do Produto C, assim como a redução de quatro para três operadores, pode ser visualizado através da Figura 26. 69 Figura 26: Cenário depois do balanceamento da carga nos postos de trabalho do Produto C Posteriormente às alterações efetuadas, voltou-se a calcular o índice de planura para comparar os valores do processo de montagem antigo com o atual. O valor do novo índice de planura é de 11,16 em que, comparado com o índice de planura antigo de 55,62, se verifica uma descida acentuada. Índice de Planura depois das melhorias na linha de montagem 𝐼𝑃=√∑(𝑇𝑠−𝑇𝑝)2= √[(73,2−66,6)²+(73,2−64,2)²+(73,2−73,2)²]=11,16 Isto significa que o balanceamento de carga de trabalho entre os postos de trabalho teve uma melhoria significativa e que já não existe tanta diferença entre os tempos de processamento de cada posto o que leva à redução dos tempos de espera entre eles. O resultado dos valores relativos às esperas entre os postos de trabalho está apresentado na Figura 27. Figura 27: Tempos de paragem relacionados com esperas de material entre postos de trabalho ao longo das oito pre-séries 620 178 152 139 144 159 146 143 0 100 200 300 400 500 600 700 Pre-série 1 Pre-série 2 Pre-série 3 Pre-série 4 Produção 1 Produção 2 Produção 3 Produção 4 Tempo (s) Designação da Amostra Resultado: Espera de material entre postos 70 5.2.2.2.2 Aplicação da metodologia SMED para redução de tempo de changeover A linha de montagem final onde foi integrado o Produto C é a mesma linha dos Produtos F e PO, sendo que o Produto P7 também deverá ser incluido nesta linha num futuro próximo. Portanto, este sistema produz diariamente quatro produtos distintos, ainda que apresentem bastantes similaridades tanto a nível de aspeto como do seu processo produtivo visto que todos eles são displays e pertencem à mesma família de produtos. Por essa razão pode-se classificar o sistema como uma célula de produção. Dada a vasta variedade de produtos e a necessidade de efetuar diversas mudanças de equipamentos diariamente, existiu a necessidade de tornar essas mudanças mais eficientes e reduzir ao máximo o tempo gasto na mudança de produto e dos seus respetivos materiais, dispositivos e equipamentos. De maneira a reduzir os tempos de setup , recorreu-se à metodologia SMED. Este plano de melhoria foi dividido em três fases distintas. 1. Separação das operações internas e operações externas Como apresentado na secção 2.1.5.3 Single minute exchange of die (SMED), referente à metodologia SMED, as operações necessárias para efetuar a mudança de equipamento podem ser classificadas como internas e externas. As internas são as operações que só podem ser executadas com a máquina parada, enquanto as operações externas podem ser executadas com a máquina em funcionamento. Por esta razão, o objetivo é transformar o máximo possível as operações internas em operações externas de maneira a evitar a paragem da produção quando é necessário proceder à mudança de equipamento. Com o objetivo de identificar os dois tipos de operações foi elaborada uma checklist com todas as tarefas necessárias e respetiva duração, apresentada na Tabela 31. Tabela 31: Checklist das operações internas e externas na mudança de equipamento (Produto PO para C) Descrição da tarefa Duração (s) Op. interna Op. externa Posto 1: Desconectar cabos do dispositivo PO1 10 X Retirar dispositivo PO1 15 X Transportar dispositivo PO1 e guardá-lo na prateleira 10 X Pegar no dispositivo C1 e transportá-lo para Posto 1 10 X Colocar dispositivo C1 no Posto 1 15 X Conectar cabo do dispositivo C1 10 X Conectar câmara de teste visão do Produto C 25 X Posto 2: Retirar dispositivo PO2 15 X 77 Nas primeiras pre-séries, a mudança de equipamento era feita apenas por uma pessoa (chefe da linha). A partir da pre-série 2, a mudança de equipamento começou a ser feita pelos operadores em simultâneo e com o auxílio do "carro changeover" para facilitar o acesso ao material necessário. Para além da aplicação da metodologia SMED, foram feitas algumas melhorias com a finalidade de reduzir os tempos de mudança de equipamentos e também simplificar visualmente esses procedimentos. Visto que esta é uma linha que alberga um número elevado de produtos e está sujeita à mudança de equipamentos várias vezes por dia, existiu a necessidade de estudar soluções nesse sentido. Uma das soluções está relacionada com o uso de dispositivos próprios para cada produto. Este é um procedimento que permite economizar muito tempo em cada mudança de equipamento. Cada produto tem um formato e dimensões próprias e, por isso, é necessário existir um dispositivo diferente de maneira a corresponder às especificações de cada produto. A existência de um dispositivo para cada produto permite evitar tempos desnecessários na colocação ou alteração da posição de jigs em cada posto de trabalho porque deste modo é apenas necessário proceder à alteração do dispositivo que demora apenas alguns segundos. Não é mais necessário proceder a afinações demoradas nem existem erros visto que os dispositivos são testados antecipadamente. Nas prateleiras onde os dispositivos permanecem armazenados, foram colocadas etiquetas com a descrição de cada dispositivo e foi associada uma côr diferente para cada produto, como se pode constatar na Figura 31. Estas medidas implementadas previnem erros em trocas de dispositivos e demoras na procura do dispositivo certo a ser utilizado no momento da mudança de equipamentos. Figura 31: Etiquetas nas prateleiras onde os dispositivos permanecem armazenados (uma côr diferente para cada produto) Depois de todas as ações de melhoria implementadas com o objetivo de reduzir o tempo na mudança de equipamentos, pode-se constatar, através do gráfico representado na Figura 32, que se verifica uma redução muito significativa relativamente a esse tempo, entre a pre-série 1 e a pre-série 2. 78 Figura 32: Tempos de paragem relacionados com a mudança de equipamento ao longo das oito pre-séries 5.2.2.2.3 Implementação da metodologia 5S na linha de montagem Ainda na pre-série 1, verificou-se um atraso no arranque da produção porque os materiais estavam trocados em duas rampas de abastecimento o que gerou um tempo de espera de 120 segundos. Concluiu-se que as ações de melhoria que deviam ser implementadas, de modo a evitar este tipo de falha no futuro, estavam relacionadas com a implementação da metodologia 5S para proporcionar um ambiente de trabalho mais limpo e organizado. Devido à grande variedade de produtos que a linha em estudo alberga, levando assim à existência de mais componentes, dispositivos e equipamentos diferentes, a equipa deparou-se com a necessidade de implementar a metodologia 5S de forma a tornar o ambiente de trabalho mais limpo e organizado. Para proceder à implementação da metodologia 5S fez-se uma revisão dos conceitos teóricos, resultando nas seguintes etapas a serem cumpridas: - Utilização (seiei) - manter no espaço de trabalho apenas o que é necessário para o processo, eliminando o que seja inútil; - Organização (seiton) – deverá existir um lugar para tudo e tudo no seu devido lugar de maneira a manter o espaço de trabalho bem organizado e eficaz; - Limpeza (seiso) – Manter o local de trabalho limpo, imaculado e brilhante; - Padronização (seiketsu) – Criar normas/padrões a seguir para respeitar e manter os três primeiros pilares; 0 100 200 300 400 500 600 700 Pre-série 1 Pre-série 2 Pre-série 3 Pre-série 4 Pre-série 5 Pre-série 6 Pre-série 7 Pre-série 8 Tempo(s) Designação da Amostra Resultado: Mudança de equipamento 79 - Disciplina (shitsuke) - Através da força da vontade pessoal e da auto-estima, todos devem criar o hábito de manter os procedimentos estabelecidos todos os dias incentivando a melhoria contínua. - Arrumação do Material Desnecessário, Organização e Limpeza Inicialmente, foram retirados do local de trabalho os materiais e equipamentos que já não eram necessários como, por exemplo, algumas rampas de abastecimento, carrinhos de transporte de material e dispositivos de produtos antigos. Foram também colocados mais próximo do local de trabalho os materiais e equipamentos mais usados na produção de forma a economizar tempo quando estes são necessários. Depois de todo o material ter sido colocado no seu devido lugar, procedeu-se a uma limpeza a fundo com o auxílio de aspirador e toalhitas com alcool. Foram ainda retiradas do chão as fitas sinalizadoras que servem para identificar o sítio onde deve estar cada equipamento, mas que já estavam desatualizadas. - Identificação e Padronização dos Materiais e Equipamentos Para respeitar e manter todas as alterações efetuadas, é necessário criar normas e padrões. Por isso, procedeu-se à identificação de todos os materiais e equipamentos através de etiquetas e fitas sinalizadoras. Para cada produto foi atribuída uma côr para que todos os materiais e equipamento sejam sinalizados com etiquetas dessa respetiva côr. As cores das fitas sinalizadoras têm os seguintes significados (Tabela 34): Tabela 34: Cores das fitas sinalizadoras e respetivos significados Amarelo: Sinaliza os corredores de circulação 80 Verde: Sinaliza o material work-in-process (WIP) Azul: Sinaliza o material vindo diretamente do fornecedor Vermelho: Sinaliza o material para análise ou retrabalho Cinza: Sinaliza o equipamento, máquinas e objetos que permanecem estáticos É importante ter em consideração que para se manterem todas as alterações feitas, todos devem criar o hábito de manter os procedimentos estabelecidos todos os dias incentivando a melhoria contínua, através da força de vontade pessoal e da auto-estima. Estes princípios correspondem ao último S da metodologia 5S que é a auto-disciplina. 81 Na pre-série 1, verificou-se um atraso logo no início da produção do Produto C porque o material estava trocado em duas rampas de abastecimento. Para não voltar a acontecer trocas de material, procedeu-se à colocação de etiquetas em todas as rampas de abastecimento para informar qual o tipo de material que deve ser colocado em cada uma. A Figura 33 demonstra a ação implementada. Figura 33: Etiquetas nas rampas de abastecimento - Melhoria na disposição e aspeto visual dos materiais e equipamentos A cada produto foi associada uma côr e, por isso, todos os equipamentos como os dispositivos, as caixas de abastecimento de componentes (parafusos, cabos, esponjas, botões, etc.) e também o lugar onde estes são armazenados, foram identificados com uma côr diferente. Com esta ação, cada vez que é 82 necessário proceder a uma alteração do produto a ser produzido, é mais facil identificar quais os equipamentos necessários e assim proceder à mudança de setup de uma forma mais simples e sem erros. Na Figura 34 e Figura 35 encontram-se as imagens das respetivas ações de melhoria. Figura 34: Etiquetas nas caixas de abastecimento de componentes (uma côr diferente para cada produto) Figura 35: Etiqueta de identificação do dispositivo (uma côr diferente para cada produto) Depois da implementação da metodologia 5S, o lugar onde se situa a linha de montagem do Produto C ficou mais limpo, organizado e com todas as sinalizações necessárias para indicar o sítio de cada equipamento e material. Com estas ações de melhoria que decorreram entre a pre-série 1 e 2, verificouse que a partir desse momento não voltaram a haver enganos em relação a trocas de material e perdas de tempo desnecessárias. Os valores que resumem esse resultado encontram-se apresentados a seguir, na Figura 36. 83 Figura 36: Tempos de paragem relacionados com material trocado ao longo das oito pre-séries 5.2.2.2.4 Solução para conexão de antena no aparelho Na pre-série 2 foi detetado e solucionado um problema relativo a uma tarefa complexa que consiste em conectar uma antena no aparelho. Um operador encontrou uma forma de conectar a antena de modo a economizar bastante tempo nessa tarefa. A análise ABC realizada após a pre-serie 2 encontra-se na Figura 37. As perdas de tempo relacionadas com essa tarefa ao longo das oito pre-séries encontram-se na Figura 38. Figura 37: Análise ABC relativa às paragens na montagem final do Produto C (pre-série 2) 0 20 40 60 80 100 120 140 Pre-série 1 Pre-série 2 Pre-série 3 Pre-série 4 Pre-série 5 Pre-série 6 Pre-série 7 Pre-série 8 Tempo (s) Designação da Amostra Resultado: Material trocado 84 Figura 38: Tempos de paragem relacionados com uma tarefa complexa ao longo das oito pre-séries 5.2.2.2.5 Solução para falhas no teste de visão Depois de realizadas as ações de melhoria no intervalo de tempo entre a pre-série 2 e 3, procedeu-se à observação da pre-série 3, resultando num terceiro diagrama de pareto e feita assim a análise ABC relativa às causas e tempos de paragem, Figura 39. Figura 39: Análise ABC relativa às paragens na montagem final do Produto C (pre-série 3) 0 20 40 60 80 100 Pre-série 1 Pre-série 2 Pre-série 3 Pre-série 4 Pre-série 5 Pre-série 6 Pre-série 7 Pre-série 8 Tempo (s) Designação da Amostra Resultado: Tarefa complexa 85 Analisado o gráfico das paragens no processo de montagem da pre-série 3, concluiu-se que nesse momento era importante solucionar o problema das falhas no teste de visão visto que naquela altura era a causa mais crítica que ainda estava a originar sucessivas paragens. No intervalo de tempo entre a presérie 3 e 4 foi encontrada a causa das falhas no teste de visão. Apesar do problema com as paragens devido às falhas no teste de visão ter sido detetado na pre-série 1 e depois de terem sido feitos inúmeros reajustes para corrigir esse erro, apenas na pre-série 3 foi descoberta a origem do problema. Devido à dificuldade na deteção da origem deste problema, a equipa reuniu-se e utilizou a ferramenta 5 Why com o objetivo de encontrar uma resposta. Porque parou o processo? Porque falhou o teste de visão. Porque falhou o teste de visão? Porque alertou um erro no cabo de côr branco. Alertou um erro no cabo de côr branco porque estava mal conectado? Não. Alertou um erro no cabo de côr branco porque estava mal posicionado? Não. Alertou um erro no cabo de côr branca porque ss coordenadas do teste de visão estavam mal ajustadas? Não. Depois de eliminadas todas as opções mais previsíveis para descobrir a razão pela qual o teste de visão estava a reprovar a tarefa de conecção do cabo branco, a equipa deparou-se com este problema durante mais de uma semana. Finalmente, descobriu-se a razão e realmente não estava relacionada com nenhum dos fatores postos em questão. Esse problema estava relacionado com o tipo de cabo e não com o posicionamento e encaixe do mesmo. Quando o teste de visão foi programado, o cabo em questão era branco com umas riscas cinzentas e, posteriormente, o fornecedor começou a enviar o mesmo cabo, mas sem as riscas cinzentas. Por essa razão, o teste de visão começou a dar alerta de erro. Então, o problema não estava no reajuste na máquina fotográfica que faz o teste de visão nem na má conecção do cabo. A solução foi reprogramar o teste de visão com a imagem do novo cabo sem as riscas cinzentas. Na Figura 40 pode-se constatar que a partir da pre-série 4 os tempos de paragem relativos a falhas no teste de visão apresentam-se bastante mais reduzidos, visto que a partir dessa altura o sistema de teste de visão foi reconfigurado com o tipo de cabo correto, isto é, o cabo branco sem as riscas cinzentas. 86 Figura 40: Tempos de paragem relacionados com falhas no teste de visão ao longo das oito pre-séries 5.2.2.2.6 Scanner leitura de código QR Ainda no intervalo de tempo entre a pre-série 3 e 4, foi implementada uma melhoria para para eliminar os tempos de leitura dos códigos QR. Foram então colocados os scanners numa posição estratégica de modo a que o código seja lido automaticamente. A Figura 41 e a Figura 42 correspondem ao reajuste da posição dos scanners e a Figura 43 aos resultados obtidos relativamente a essa ação. Figura 41: Scanners colocados na posição estratégica para leiura automática de código QR (Posto 1) 0 50 100 150 200 250 300 350 Pre-série 1 Pre-série 2 Pre-série 3 Pre-série 4 Pre-série 5 Pre-série 6 Pre-série 7 Pre-série 8 Tempo (s) Designação da Amostra Resultado: Falha no teste de visão 93 Nº de tabuleiros necessário: Para Placa R (2 placas por tabuleiro): 6800 / 2 = 3400 tabuleiros Para Placa X (2 placas por tabuleiro): 6800 / 2 = 3400 tabuleiros Nº de racks necessário: Para Placa R: 3400 / 144 = 24 racks Para Placa X: 3400 / 144 = 24 racks Área necessária (m²): Para Placa R: (88cm x 182cm x 24racks) / 10000 = 38,44 m² Para Placa X: (88cm x 182cm x 24racks) / 10000 = 38,44 m² *Nota: Como regra de ergonomia e segurança, assume-se que podem ser colocados em altura 6 tabuleiros por cada andar da rack. Logo, se a rack tem 3 andares, existe uma capacidade de 18 tabuleiros em altura. 5.3.1.2. Avaliação e seleção de alternativas Depois de calculadas as áreas necessárias, reúnem-se as condições para decidir qual a melhor solução para instalar supermercados de stock intermédio das duas placas do Produto M. Assim sendo, os valores encontrados foram os presentes na Tabela 37. Tabela 37: Área necessária para supermercado Área necessária para supermercado Área para stock da Placa R 38,44 m² (em tabuleiros) √ 105,7 m² (em containers) X Área para stock da Placa X 38,44 m² (em tabuleiros) X 18,65 m² (em containers) √ Área total do supermercado 57,09 m² Concluiu-se desta forma que a melhor opção, a fim de economizar espaço, é a criação de um supermercado para a Placa R em racks para tabuleiros, em que ocupará 38,44 m² e um supermercado para a Placa X em racks para containers , que que ocupará 18,65 m². Então, a área total do supermercado será de 57 m². Com a criação destes dois supermercados, existirá um buffer com a capacidade para 6800 produtos, o que corresponde a um dia de produção. O documento Excel com todos os cálculos efetuados encontra-se no Anexo IV – Produto M: Dimensionamento de supermercado. 5.3.2 Criação de instruções para máquina de fresagem 94 Esta foi uma ação de melhoria que ocorreu na máquina de fresagem porque cada produto tem um programa específico e, quando há um engano na escolha desse programa, ocorrem sérios problemas visto que a máquina de fresagem pode avariar e também parte as placas PCB. Com a colocação desta instrução junto ao display onde são escolhidos os programas (Figura 50), reduziu-se significativamente o risco de engano na mudança de programa. Figura 50: Instrução para máquina de fresagem (Aptiv, 2019) Esta ação poderá abranger, no futuro, outros processos como nas linhas de montagem final, em que é necessário proceder à alteração do programa das máquinas de aparafusamento automático quando é alterado o produto. 5.3.3 Criação de instruções de trabalho para o produto M Durante este projeto, foram elaboradas as ITs dos postos Sub-Assembly , Functional Test, Packing e ainda foi atualizada a IT do Posto 6 da montagem final do Produto M. Estas instruções de trabalho podem ser consultas no Anexo V - Produto M: Atualização de ITs. 5.4 Resolução de problema num teste de visão do produto P7 A solução encontrada para o problema identificado na secção 4.3.4 foi reorientar a posição do encaixe rodando-o 180º e assim o cabo já não precisa de ser dobrado e o local do encaixe fica visível para que possa ser feito o teste de visão corretamente para verificar a conformidade da conecção. 95 6. AVALIAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Este capítulo tem como objetivo apresentar os resultados obtidos através dos estudos e melhorias implementadas durante o projeto. Para apresentar os ganhos associados, foi necessário traduzir as poupanças dos tempos em ganhos monetários através de cálculos que serão apresentados nas secções 6.1, 6.2 e 6.3 relativas aos produtos V, C e M, respetivamente. Foi também necessário conhecer os custos associados aos meios de produção recorrendo à pesquisa na base de dados da empresa, onde foram retirados os seguintes valores: - Custo de área fabril = 100€/m² - Custo de mão de obra = 15.000€/ano - Custo de energia = 0,11€/kWh As medidas que foram consideradas para a avaliação dos resultados obtidos foram a redução dos custos associados à implementação de uma nova linha de montagem para o Produto V, a redução dos tempos de paragem e o aumento da produtividade no processo de montagem do Produto C e a economização do espaço fabril ocupado na instalação de um supermercado para stock intermédio das duas placas PCB do Produto M. 6.1 Resultados obtidos no produto V Os resultados dos ganhos obtidos relativamente ao Produto V estão relacionados com o estudo de diferentes cenários de implementação de uma nova linha de montagem final para integrar este produto. Em causa estava a possibilidade de aquisição de um robot de aparafusamento automático, em que se concluiu que a melhor solução seria comprar o robot visto que apresentava melhores proveitos que o outro cenário. Esses proveitos correspondem a um valor de 16.242€ / ano. Os cálculos que chegaram a este valor encontram-se na secção 5.1.1. 6.2 Resultados obtidos no produto C Relativamente aos resultados obtidos pela melhoria de montagem do produto C e depois de decorridas todas as pre-séries e identificados os pontos críticos a serem melhorados, verifica-se que desde a presérie 1 até à pre-série 8 houve uma significativa redução no tempo total de paragens, diminuindo de 2131 segundos para 372 segundos. É importante referir que estes tempos de paragens foram retirados 96 através de uma amostra de 15 produtos em cada pre-série, sendo que a soma do tempo de paragens de todos os aparelhos produzidos era superior. Assim sendo, pode-se concluir que inicialmente cada produto tinha um tempo de paragens médio de 68,6 segundos e que, na última pre-série analisada, o tempo de paragens médio por produto foi de 10,3 segundos. Este tempo poderá ainda ser diminuido com a implementação de mais melhorias e também com o aumento da experiência dos operadores, visto que o produto ainda se encontra numa fase inicial de produção. Na Figura 51, encontra-se o gráfico relativo ao tempo total de paragens ao longo das 8 pre-séries analisadas. Como se pode constatar, os tempos de paragem tiveram uma descida bastante significativa desde a pre-série 1 até à pre-série 5 visto que durante esse período foram implementadas várias melhorias no processo de montage final do Produto C. Verifica-se ainda que entre a pre-série 5 e 8 o gráfico continua a apresentar uma ligeira diminuição dos tempos de paragem que se justifica pelo facto dos operadores terem adquirido mais experiência no modo como este produto é montado, diminuindo os erros de processamento e fazendo cada vez mais rápido todas as tarefas inerentes a este processo. Figura 51: Tempo total de paragens ao longo das 8 pre-séries Através do balanceamento entre os postos de trabalho, concluiu-se que seria possível reduzir o número de operários de 4 para 3, obtendo assim uma significativa redução de custos em mão-de-obra. Na Tabela 38 encontram-se todos os cálculos relativos aos ganhos na implementação das melhorias relativas ao Produto C. 0 500 1000 1500 2000 2500 Pre-série 1 Pre-série 2 Pre-série 3 Pre-série 4 Pre-série 5 Pre-série 6 Pre-série 7 Pre-série 8 Tempo (s) Designação da Amostra Tempo total de paragens em cada amostra 97 Tabela 38: Cálculo dos ganhos obtidos através da implementação de melhorias no produto C Cálculo dos ganhos obtidos através da redução de tempos de paragens Poupança de tempo: Volume de produção previsto para 2020 125 aparelhos/dia Tempos de paragens inicial (15 aparelhos) 2131 seg. Tempo de paragem inicial na mudança de equipamento (1x / dia) 587 seg. Tempo de paragem estimado (125 aparelhos) [(2131 – 587) × (125 / 15)] + 587 = 13.454 seg. Tempos de paragens final (15 aparelhos) 372 seg. Tempo de paragem final na mudança de equipamento (1x / dia) 121 seg. Tempo de paragem estimado (125 aparelhos) [(372 – 121) × (125 / 15)] + 121 = 2.213 seg. Poupança de tempo diário 13.454 – 2213 = 11.241 seg. Poupança de tempo anual 11.241 × (50 semanas × 5 dias úteis) = 2.810.250 seg. Poupança de tempo anual em horas 2.810.250 / 3600 = 781 horas Poupança de mão-de-obra: Custo anual de um operador 15.000€/ano Custo diário de um operador 15.000 / (50 semanas × 5 dias úteis) = 60€/dia Custo de um operário por hora 60 / 8 = 7,5€/h Nº de operadores necessário 3 operadores Custo de 781 horas em mão-de-obra = 781 horas × 7,5€ × 3 operadores = 17.573€ Poupança na redução de um operador 1 × 15.000€ = 15.000€/ano Poupança anual em mão-de-obra 17.573€ + 15.000€ = 32.573€/ano Poupança de energia: Custo de energia 0,11€/kWh Energia gasta na linha de montagem 180kWh Poupança de energia na linha de montagem (anual) 180kWh × 781 horas = 140.580kWh Poupança anual em energia 140.580kWh × 0,11€/kWh = 15.464€ Total de ganhos obtidos 32.573€ + 15.464€ = 48.037€ / ano Concluindo, os resultados obtidos a nível de poupança de custos relativamente ao Produto C corresponde a um valor na ordem dos 48.037€ / ano. 6.3 Resultados obtidos no produto M Relativamente ao Produto M, os ganhos obtidos estão relacionados com a economização de espaço através do dimensionamento dos supermercados para criar stock das duas placas PCB constituintes deste produto. É conhecido, através de dados fornecidos pela empresa, que o custo de área ocupada é de 100€/m².ano. A Tabela 39 apresenta os cálculos efetuados para concluir qual o valor anual que será possível poupar através da economização de espaço na criação do supermercado. Foram, para isso, usados os valores das áreas necessárias para estas instalações, calculados anteriormente na secção 5.3.1. 98 Tabela 39: Cálculos dos ganhos através da economização de espaço na criação do supermecado Ganhos através da economização de espaço na criação do supermercado Área mínima possível 38,44m² + 18,65m² = 57,09m² Área máxima possível 105,7m² + 38,44m² = 144,14m² Economização de espaço 144,14m² - 57,09m² = 87,05m² Ganhos pela economização de espaço 87,05m² x 100€/m².ano = 8.700€/ano Concluiu-se assim que, através do melhor dimensionamento possível do supermercado, resultará numa poupança na ordem dos 8.700€ / ano relativamente à ocupação de espaço fabril. 6.4 Resumo dos resultados obtidos O valor associado à economização de custos através de todas as melhorias implementadas nos três produtos em estudo, corresponde à quantia de 72.979€ / ano. A Tabela 40 apresenta a soma dos ganhos obtidos através da implementação de melhorias nos três produtos em estudo. Tabela 40: Total de ganhos obtidos Total de ganhos obtidos Ganhos no Produto V 16.242€ Ganhos no Produto C 48.037€ Ganhos no Produto M 8.700€ Total de ganhos 72.979€ 99 7. CONCLUSÕES Neste capítulo são apresentadas as considerações finais deste projeto e também algumas sugestões para trabalhos futuros que possam vir a ser realizados nesta empresa. 7.1 Considerações finais A elaboração desta dissertação teve como principal objetivo descrever todos os procedimentos efetuados relativamente à integração de novos produtos nas linhas de montagem. Durante este estudo, foi feito o acompanhamento de quatro produtos em fases diferentes de projeto, o que possibilitou realizar ações muito diversificadas. Na fase inicial deste projeto, foram realizados diversos workshops com representantes da empresa, com o objetivo de apresentar o que é feito em cada departamento e área da Aptiv. Nesses workshops foram abordados temas como “Ambiente, segurança e saúde no trabalho”, “Metodologia 5S”, “Tempo de Ciclo”, “A importância da qualidade”, “ESD - Proteção electrostática”, “Engenharia e gestão industrial”, “SAP”, “Métricas de qualidade” e “Engenharia de teste”. Foram também feitas várias visitas guiadas para dar a conhecer os procedimentos das áreas SMT, CBA, Montagem final, Testes e Plásticos. Por fim, ainda se visitou o recente centro de desenvolvimento técnico da empresa. Depois de obter o conhecimento geral do funcionamento da empresa, procedeu-se à realização de um diagonóstico e planificação do projeto e, nesta fase, foram escolhidos os quatro produtos que foram estudados. A escolha desses quatro produtos foi estratégica e justifica-se pelo facto de que todos se encontravam em diferentes fases de projeto, o que fez com que esta dissertação abordasse uma grande diversidade de temáticas, desde a fase da apresentação de um novo projeto até à fase de produção. Assim sendo, para o produto V foi implementada uma nova linha de montagem em que se estudaram diferentes cenários possíveis e selecionada a opção mais vantajosa que foi a aquisição de um robot de aparafusamento automático e a trabalhar apenas com um operador. O resultado das ações implementadas para esta linha foi de um ganho de 16.242€ / ano. Em relação ao produto C, este foi integrado na produção através da reconfiguração de uma linha de montagem já existente na fábrica. Submeteu-se a linha em questão a várias alterações visto terem surgido durante este projeto diversas ideias para melhorar a eficiência e produtividade no seu processo de montagem. Alguns exemplos dessas melhorias foi a realização de um correto balanceamento da carga 100 para reduzir tempos de espera entre os postos de trabalho, a implementação da metodologia SMED para reduzir os tempos na mudança de equipamento e a implementação da metodologia 5S para tornar o local de trabalho mais limpo e organizado evitando dessa forma erros em trocas de materiais e equipamentos. Os resultados obtidos com esta reconfiguração e melhoria foi de um ganho de 48.037€ / ano. Por fim, o principal foco no estudo do produto M foi elaborar cálculos para dimensionar um supermercado de stock intermédio de dois componentes do produto sendo que o principal objetivo foi economizar espaço fabril. Em todos os produtos referidos foram também criadas instruções de trabalho normalizadas com a finalidade de indicar aos operadores o modo como cada tarefa deve ser executada e também apresentam os tempos de processamento padrão que devem ser atingidos. Conseguiu-se atingir ganhos de 8.700€ / ano. Sumariando os resultados, com todas as ações realizadas durante o projeto a empresa conseguiu um ganho de 72.979€ / ano. Concluindo, foram retiradas ilações muito positivas neste trabalho e foram também adquiridos conhecimentos e experiências muito enriquecedoras na área da produção de componentes eletrónicos. 7.2 Trabalhos futuros Relativamente aos trabalhos futuros que sejam realizados no âmbito das temáticas desta dissertação, é importante continuar a analisar o processo de montagem do Produto V, visto que este ainda se encontrava na fase inicial de pre-série e poderão surgir ainda algumas oportunidades de melhoria. Em relação à célula de montagem final onde o Produto C foi inserido, esta ainda apresenta capacidade disponível para integrar um novo produto, por isso, quando surgir oportunidade é conveniente estudar a hipótese de voltar a sofrer reconfigurações para integrar a produção de mais algum novo aparelho da mesma família como, por exemplo, o Produto P7 que também foi abordado nesta dissertação. Por fim, sendo o Produto M um highrunner da empresa e considerado um dos mais importantes no futuro, este terá de ter especial atenção relativamente às melhorias no seu processo produtivo e também irá necessitar de mais estudos relativamente à implementação de novas linhas de montagem, visto que ainda só existe uma linha de pre-série mas será necessário instalar mais duas linhas para conseguir responder aos elevados volumes de encomendas. 101 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alves, A. C. (2007). Projecto Dinâmico de Sistemas de Produção Orientados ao Produto (Universidade do Minho). 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