UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO JULIA AZEVEDO REIS - PDF
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO JULIA AZEVEDO REIS
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Baltazar Galvão Azenha
1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO JULIA AZEVEDO REIS ANÁLISE E RESULTADOS DO SISTEMA DE TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS JUIZ DE FORA 2014
2 JULIA AZEVEDO REIS ANÁLISE E RESULTADOS DO SISTEMA DE TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado a Faculdade de Engenharia da Universidade Federal de Juiz de Fora, como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro de Produção. Orientador: Prof. Dr. Eng. Luiz Henrique Dias Alves JUIZ DE FORA 2014
4 ANÁLISE E RESULTADOS DO SISTEMA DE TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado a Faculdade de Engenharia da Universidade Federal de Juiz de Fora, como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro de Produção. Aprovada em 23 de janeiro de BANCA EXAMINADORA Prof. Dr. Eng. Luiz Henrique Dias Alves Universidade Federal de Juiz de Fora Prof. D.Sc Roberto Malheiros Moreira Filho Universidade Federal de Juiz de Fora Eng. Fabrício Valério Godinho Engenheiro de Processos Becton Dickinson
5 AGRADECIMENTOS Meus sinceros agradecimentos a todos que contribuíram para a conclusão deste trabalho. A Deus pela força, determinação e coragem que puderam me sustentar durante este último ano em minha trajetória. A meu pai, minha mãe e a Susana, pelo apoio e motivação sempre constante e aos amigos pelos momentos de descontração e pela paciência e compreensão. Aos amigos da Becton Dickinson, por me ajudarem, durante este tempo como estagiária, a desenvolver visão crítica que foi primordial para o desenvolvimento deste trabalho. Por fim, agradeço especialmente ao professor orientador Luiz Henrique, que tanto me auxiliou na elaboração do trabalho, sempre me motivando e amparando no alcance dos objetivos propostos.
6 RESUMO Diante da alta competitividade do mercado e da busca em sistemas enxutos e altamente produtivos o sistema de troca rápida de ferramentas vem dando apoio às organizações para que essas atinjam seus objetivos competitivos. Relativamente novo (sua concepção data da década de 50), o sistema é uma importante ferramenta na busca da redução do lead time, do estoque em processo, no aumento de utilidade, entre outros inúmeros benefícios. O trabalho apresenta uma análise do sistema de troca rápida de ferramentas a partir da comparação teórica em relação à prática da aplicação do mesmo. Inicialmente foi levantado o surgimento do sistema a partir da evolução dos sistemas produtivos e a partir do entendimento da atual conjuntura foi desenvolvido um estudo específico em relação às metodologias proposta para aplicação da troca rápida de ferramentas. O sistema surgiu com Shingo, sob o nome de Single Minute Exchange of Die (SMED), e vários autores vêm o aprimorando. Estes trabalhos e diferentes visões são apresentados na revisão bibliográfica desenvolvida. Após esta fase se passa para a aplicação prática: pesquisas de campo foram aplicadas através de um questionário e a partir das respostas foi possível perceber como a indústria se beneficia da aplicação do sistema. De forma geral observa-se que a aplicação do sistema é realizada a partir de profissionais qualificados no tema, há estudo e metodologia para a aplicação da TRF, porém adaptações são necessárias, o que não é avaliado como negativo, pois a partir disto o sistema evolui e as empresas atingem seus objetivos. Palavras-chave: troca rápida de ferramentas, SMED, tempo de setup.
7 ABSTRACT Given the highly competitive market and search on lean and highly productive systems, the system of quick exchange of tools has been giving support to these organizations to achieve their competitive goals. Relatively new (conception date from the 50's), the system is an important tool in the pursuit of reducing the lead time, the in-process inventory, increased availability, among many other benefits. This paper presents an analysis of the rapid tool change system from the theoretical comparison the practice application. Initially, it is raised the emergence of the system from the evolution of production systems and from the understanding of the current conjuncture was developed a specific study regarding the application of the methodologies proposed for quick tool change. The system came up with Shingo, under the name Single Minute Exchange of Die (SMED), and several authors have been improving it. These works and different views are presented in the literature revision. After this phase, is presented practical application: field surveys are applied through a questionnaire and from the responses is possible to see the industry benefits from the implementation of the system. Generally it is observed that the application of the system is performed from qualified professionals in the subject, there is study and methodology for the application of TRF, but adjustments are necessary, which is not reported as negative, because from this the system evolves and enterprises achieves their goals. Keywords: quick tool change, SMED, setup time
8 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Metodologia de pesquisa em Engenharia de Produção Figura 2 - Linha do tempo da evolução dos sistemas produtivos Figura 3 - Troca rápida de ferramentas (TRF): estágios conceituais e técnicas práticas Figura 4 Word clouds Figura 5 Gráfico de frequência dos objetivos para implantação do STRF Figura 6 Gráfico comparativo entre benefícios levantados... 35
9 LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS ME: Manufatura Enxuta STP: Sistema Toyota de Produção TRF: Troca Rápida de Ferramenta SMED: Single Minute Exchange of Die
10 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO CONSIDERAÇÕES INICIAIS JUSTIFICATIVA ESCOPO DO TRABALHO ELABORAÇÃO DOS OBJETIVOS DEFINIÇÃO DA METODOLOGIA ESTRUTURA DO TRABALHO SISTEMA DE TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS: ORIGEM E TÉCNICAS UM BREVE HISTÓRICO SOBRE A EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE PRODUÇÃO O SISTEMA DE TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS FIXADORES FUNCIONAIS ELIMINAÇÃO DE AJUSTES METODOLOGIA E APLICAÇÃO DAS PESQUISAS DE CAMPO RESULTADOS E ANÁLISE CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS ANEXO 1 TERMO DE AUTENTICIDADE ANEXO 2 QUESTIONÁRIO APLICADO... 41
11 13 1. INTRODUÇÃO 1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS O trabalho apresenta uma abordagem sobre sistema de troca rápida de ferramentas, também conhecida como TRF ou SMED (Single Minute Exchange of Die). Tal sistema, desenvolvido por Shingo na década de 50 (WIESE, 2007), é parte integrante da filosofia do Lean Manufacturing (ou Manufatura Enxuta ME) que tem como principal objetivo reduzir os desperdícios associados a uma linha de produção. O TRF atua no combate ao desperdício de tempo propondo a redução significativa do tempo de setup e consequentemente a maximização da produção. O trabalho apresenta a técnica para aplicação do TRF e exemplos simples que auxiliam no ampliar do pensamento para uma possível aplicação prática. Uma revisão bibliográfica é realizada para que o sistema seja entendido de maneira profunda e exemplos de aplicações sejam conhecidos e examinados. Posteriormente uma pesquisa de campo é aplicada para verificar como o sistema é implantado na prática. 1.2 JUSTIFICATIVA O trabalho desenvolvido propõe uma revisão bibliográfica que inclui literaturas especializadas no tema e artigos e outros trabalhos que abordam aplicações do tema. Assim, é possível levantar o estado da arte que se encontra o Sistema de Troca Rápida de Ferramentas, avaliando as dificuldades encontradas, as propostas de mudança nas configurações dos setups, e aplicação do sistema nas empresas. O trabalho se justifica uma vez que essa análise permite o aprofundamento no assunto e a geração de conhecimento que pode ser aplicado em novos processos, auxiliando na transmissão de sistemas e filosofias atuais a empresas que a ainda não os utilizam. 1.3 ESCOPO DO TRABALHO Abrange uma revisão bibliográfica sobre Sistema de Troca Rápida de Ferramentas bem como sua aplicabilidade em sistemas de produção convencionais. Posteriormente, uma pesquisa de campo é realizada englobando empresas do sudeste brasileiro que aplicam esta ferramenta para apurar em que nível ela é utilizada, os benefícios que ela gera, as mudanças
12 14 significativas em outros níveis do processo, entre outros. A pesquisa é realizada no período de outubro de 2013 a janeiro de ELABORAÇÃO DOS OBJETIVOS O objetivo geral deste trabalho é apresentar um estudo profundo e de qualidade que possa ser utilizado como referência para aplicação do Sistema TRF. Busca-se fomentar com informações significativas tal documento apresentando a técnica TRF e aplicações. Para tal é necessário a realização de uma revisão bibliográfica para que conhecimento no assunto seja adquirido, o estado da arte conhecido e seja possível realizar análises e críticas sobre o sistema. Posteriormente uma pesquisa de campo será realizada pra verificar como a TRF é implantada em empresas da região e as dificuldades e benefícios encontrados. Para tal, entrevistas são elaboradas e aplicadas para levantar dados e gerar uma análise final. 1.5 DEFINIÇÃO DA METODOLOGIA Para atingir os objetivos, é necessário realizar uma revisão da literatura, o que inclui livros que apresentem a técnica e artigos e outros trabalhos acadêmicos que apresentem a aplicação do sistema e exemplos práticos da TRF. Após tal análise é possível aplicar uma pesquisa de campo em empresas do sudeste brasileiro e avaliar a aplicabilidade do sistema, seus benefícios, dificuldades encontradas, desafios, entre outros. A abordagem é aplicada, já que o estudo levanta informações em empresas, sobre como a ferramenta é utilizada. A natureza é qualitativa e os objetivos descritivos e exploratórios, pois técnicas e ferramentas são apresentadas na revisão bibliográfica e uma pesquisa de campo é executada para levantamento da utilização dessas técnicas. Tal pesquisa envolve a aplicação de questionários discursivos onde dados qualitativos são coletados. Os procedimentos são bibliográficos, documental e de levantamento já que uma revisão bibliográfica é realizada, o material gerado é documentado e, em uma segunda fase, informações qualitativas são levantadas em torno do tema.
13 15 A figura abaixo define os métodos e técnicas a serem utilizados na investigação: Figura 1 Metodologia de pesquisa em Engenharia de Produção Fonte: Miguel, 2010 (Adaptado) 1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO O capítulo 01 apresenta a fase de planejamento do trabalho. Nele estão explicados os objetivos do trabalho, o escopo, a metodologia, entre outros. O capítulo 02 apresenta a revisão bibliográfica do tema proposto e é divido em quatro subtópicos: a evolução dos sistemas de produção, o sistema de troca rápida de ferramentas, fixadores funcionais e eliminação de ajustes. O primeiro subtópico apresenta como se deu o desenvolvimento de sistemas de produção e a importância de cada fase para que o estado da arte hoje atingido fosse construído. O segundo apresenta como surgiu o STRF e as etapas para sua implantação além de informações adicionais como benefícios, dificuldades, entre outros. Por último, o terceiro e quarto subtópicos expõe exemplos de aplicações práticas que auxiliam o sistema. No capítulo 03 é apresentada a metodologia utilizada para aplicação da pesquisa de campo.
14 16 O capítulo 04 apresenta os resultados da pesquisa de campo. A partir das respostas dos questionários aplicados, dados foram tratados e transpostos de forma imparcial em tal capítulo. No capítulo 05 há uma análise destes dados e as principais conclusões elaboradas através de todo o trabalho. 2. SISTEMA DE TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS: ORIGEM E TÉCNICAS Desde as primeiras configurações de processos produtivos, a preocupação com o tempo de processamento de um produto foi estabelecida. Com a evolução dos modelos de administração da produção, estudos técnicos foram sendo constituídos a fim de reduzir a perda de tempo no processo. O TRF é uma técnica utilizada não somente na redução do tempo de setup e processamento do produto, mas também no auxílio da manutenção da qualidade do mesmo. O processo em si não é o foco, mas sim o tempo perdido entre as paradas de máquinas para setups. O objetivo maior é atender as solicitações dos clientes, suas exigências, que por mais árduas que sejam, devem ser foco de trabalho para serem cumpridas. (MOURA & BANZATO, 2003). Combatendo processos que não agregam valor como a perda de tempo é possível aumentar a probabilidade de melhoria no atendimento dos requisitos do cliente, já que não há perda no valor agregado do produto além da possibilidade de diminuir o lead time para o mesmo. Este estudo avalia o que pode ser aprimorado no sistema de produção e de setup com o objetivo de facilitar a troca de ferramentas e acelerar esta etapa. 2.1 UM BREVE HISTÓRICO SOBRE A EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE PRODUÇÃO Em meados do século XVIII iniciou-se no Reino Unido um processo de mudança nos métodos de produção até então estabelecidos e novas maneiras de configurar a produção foram sendo desenvolvidas. Na figura 02 é apresentada uma linha do tempo que possui os grandes marcos e auxiliam no entendimento de como essa evolução se deu.
15 17 Figura 2 - Linha do tempo da evolução dos sistemas produtivos Fonte: Autoria própria Adam Smith em 1776 propôs o conceito de especialização, onde cada trabalhador seria responsável por parte do processo e não mais pela produção do produto por inteiro. A divisão do trabalho contribuiu de modo significativo na ampliação do mercado, pois as pessoas cada vez mais especializadas em suas atividades precisavam consumir produtos fabricados por outras. A demanda aumentou e iniciou-se a preocupação em produzir em massa. O objetivo era criar ferramentas mais complexas que fossem capazes não só de auxiliar o trabalhador, mas muitas vezes substituir sua função. (FRANCIO, 2008) Com a energia gerada à vapor, máquinas-ferramentas foram sendo desenvolvidas e a produção em massa decolou. A demanda era muito maior que a oferta e a exploração dos trabalhadores se dava em pagamentos de baixos salários contra jornadas de trabalho exaustivas. Sempre com o propósito de maximizar a produção novos estudos foram realizados e em 1911, Frederick Taylor apresentou uma nova abordagem sobre a produção. A proposta foi tratar o sistema produtivo de forma técnica e investigativa, dando grande ênfase na redução dos tempos de produção, mais especificamente da redução do desperdício nos tempos de movimentação do operador. Este estudo foi chamado de estudos de tempos e movimentos. (TAYLOR, 1995) Ainda na primeira metade do século XX Henry Ford colocou em prática um novo sistema onde vários carros podiam ser produzidos ao mesmo tempo. A linha de montagem possuía uma esteira rolante aonde o produto era movimentado enquanto os operadores executavam de forma repetitiva a mesma função. (CARVALHO, 2003). Inicialmente foi construída uma linha de montagem para os magnetos (em 1913) e com resultados positivos
16 18 obtidos aplicou-se o método a produção dos chassis. O tempo de produção do chassi foi reduzido de 12h e 28min para 5h e 50min. (ZENUN, ALVES, 2005) Ford se baseou nos estudos desenvolvidos por Taylor, nos movimentos elementares e nos princípios de produção em massa. (CARVALHO, 2003). A produção sofreu aceleração dando origem à produção em série, onde a produção era em massa e em grandes lotes, evitando perdas associadas a mudanças dos mesmos. (SHINGO, 1996). Assim, o cliente não tinha opção de escolha, ele tinha pouca voz ou influência. (FRANCIO, 2008) Em 1956, Eiji Toyoda e Taiichi Ohno visitaram fábricas e estudaram o sistema fordista observando o que poderia ser aprimorado no sistema já existente. Eles perceberam que o modelo de produção fordista não se aplicava a realidade japonesa já que o modelo em massa não seria eficiente no mercado doméstico japonês, que era limitado e exigia grande variedade de automóveis. Além disso, a economia japonesa estava arrasada por conta da Segunda Guerra Mundial o que impedia das indústrias terem capital suficiente para investimento em maquinários de grande porte como os americanos. Somando-se a isso ainda havia a falta de espaço para armazenamento nas empresas japonesas. (KATAYAMA, 2010; BRIALES, 2005) Na busca do desenvolvimento de um sistema de produção que atendesse o mercado japonês alcançando alta qualidade, baixo custo, entrega rápida e flexibilidade, Ohno deu início ao Sistema Toyota de Produção (STP). Lembrando-se dos sistemas utilizados nos supermercados norte-americanos, onde o cliente escolhia o que queria na quantidade que queria, Ohno percebeu que essa linha de pensamento poderia ser aplicada a um sistema de produção. Ele focou na eliminação de desperdícios entre operações e linhas de processos fazendo que o material chegasse à linha de montagem somente quando este fosse necessário, o Just-in-time. Diversas melhorias foram sendo realizadas na busca da eliminação do desperdício: diversas máquinas eram utilizadas simultaneamente, foi criado o Kanban e tempos de setup foram reduzidos. Para esta última atividade Ohno contou com a ajuda de Shingo. (KATAYAMA, 2010) Baseado no novo sistema desenvolvido, James Womack e Daniel Jones publicaram a obra titulada The machine that changed the world em que a abordagem da Toyota ficou conhecida como Lean Production. Em outro livro, Lean Thinking, Womack e Jones definem Lean Manufacturing como uma abordagem sistemática para diagnóstico e extinção de desperdícios, que busca a perfeição através da melhoria contínua, fazendo os produtos fluírem de acordo com a necessidade do cliente. (Sistemas Pull). (KATAYAMA, 2010)
17 19 Com o advento, no Japão, do Sistema Toyota de Produção (STP) que prega filosofias como o Lean Manufacturing e a Gestão da Qualidade Total, a busca pela satisfação total do cliente passou a ser foco. Aliada a esta questão havia o tempo que continuava a ser um fator importante e objetivo de estudo. O STP prega o ataque aos sete desperdícios (superprodução, tempo de espera, transporte, processamento, estoque, movimentação, produtos defeituosos) (SLACK, 2009) existentes em uma linha de produção. Assim, novos estudos foram realizados para combater o desperdício de tempo e a redução do lead time, na busca da satisfação do cliente, que pode ter em mãos mais rapidamente seu pedido com a mesma qualidade. A redução do lead time é fator diferencial para uma organização. Além de reduzir custos operacionais, a redução do tempo de atravessamento agrega valor para o cliente. A redução no lead time traz benefícios como a satisfação do consumidor e a redução dos custos de manufatura. (FOGLIATTO & FAGUNDES, 2003) Dentro destes tempos há o tempo de setup, sendo este definido como o tempo necessário para que todas as atividades necessárias desde o momento em que se tenha finalizado a última peça do lote anterior até o momento em que se tenha fabricado a primeira peça do lote posterior nos critérios de qualidade estabelecidos. (MOURA & BANZATO, 2003; LEÃO & SANTOS, 2009; BURGER, 2004; KANNENBERG, 1994; NEUMANN & RIBEIRO, 2004) Shigeo Shingo desenvolveu importantes estudos na redução de tempos de setup e em 1983 publicou sua primeira obra especializada no assunto: Sistema de Troca Rápida de Ferramentas: uma revolução nos sistemas produtivos. Segundo Shingo (2000), as inúmeras operações de setup envolvidas na produção diversificada permitem algumas possibilidades. Inicialmente, a existência dos elementos comuns: a mesma estrutura é utilizada para realizar a mesma operação no processamento de produtos diferentes. Podem existir também elementos similares de setup: o que é mantido neste caso é a forma do produto a ser processado. Estando atento a estas questões, é válido sequenciar a produção de acordo para não ser necessária a troca de estruturas quando é realizada a troca de lote. Como citado acima, há cenários que essas trocas podem ser evitadas, mas muitas vezes, em uma linha de produção, ao se trocar os lotes do produto é necessário trocar toda a configuração existente para produzi-lo. De acordo com Shingo (2000) para que setups sejam eficientes é necessário conhecimento da estrutura e funcionalidades do equipamento. Ter habilidade e experiência na remoção e montagem de peças, matrizes, ferramentas é um fator importante. O preparador
18 20 deve ter conhecimento sobre o que está executando, principalmente quando a máquina é complexa. Outra estratégia utilizada é a as que envolvem grandes lotes. Quando um grande pedido é aceito não há problemas em relação à produção deste lote, pois o tempo de setup será pequeno comparado ao tempo de processamento, porém se o lote for pequeno essa taxa tende a aumentar. Por este motivo, há a estratégia de unir estes pequenos lotes e produzi-los de uma só vez para que a necessidade de setups seja reduzida. Mas esta estratégia tem um limite, pois aumentar o tamanho de pequenos lotes ocasiona um declínio grande nas horas-homem, mas, à medida que o lote aumenta, a taxa de redução diminui. Do mesmo modo, os ganhos por conta do aumento do tamanho do lote são maiores para os longos tempos de setup do que para os pequenos. (SHINGO, 2000). Uma quarta opção é o trabalho com o lote econômico. Porém, esta vai de encontro com o objetivo principal do Lean Manufacturing, já que estoques são gerados, havendo diminuição do capital de giro e custos para movimentação e manutenção do mesmo. (SHINGO, 2000). Diante destas técnicas há o Sistema de Troca de Ferramentas, desenvolvido dentro da filosofia Lean Manufacturing, é um sistema que tem como principal objetivo diminuir o tempo perdido na troca de ferramentas da linha trabalhando no próprio setup, e não nas pessoas que o executam e nem em estratégias de sequenciamento e produção. O sistema de troca rápida de ferramentas (TRF) é também chamado de SMED, Single Minute Exchange of Die, ou seja, o setup deve durar o número de um dígito, em minutos. Quando o tempo de setup pode ser reduzido abaixo de um minuto a técnica é chamada de OTED, One Touch Exchange of Die (troca de ferramentas em um toque). Por último há o NOTED, NonTouch Exchange of Die, em que a troca de ferramentas é executada automaticamente. (BLACK, 1998). A interrupção da produção para a troca de lote leva a perda de ritmo do trabalhador e assim, quanto mais rápida for esta troca, melhor é a capacidade de retomada do ritmo de produção. Com este sistema, o processo de produção não é alterado e a qualidade é mantida, há rapidez na entrega do produto para o cliente já que as reduções de tempo no setup tornarão o processo mais rápido, não haverá interferência na confiabilidade, já que com a aplicação do TRF a tendência é a redução do lead time (LEÃO & SANTOS, 2009; FOGLIATTO & FAGUNDES, 2003; BURGER, 2004) e nivelamento da produção (LEÃO & SANTOS, 2009; OHO, 2007).
19 O SISTEMA DE TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS O desenvolvimento do Sistema de Troca Rápida de Ferramentas teve início com Shingo (1950) que conduziu um trabalho para melhorar a eficiência de uma linha de produção. O gargalo já estava identificado (eram 3 prensas que trabalhavam 24 horas por dia) e os melhores trabalhadores já estavam alocados em tal. (SHINGO, 2000) Ao analisar de perto como se dava o processo Shingo percebeu pontos significativos de melhoria no setup de matrizes dessas prensas. Peças necessárias para o setup não eram encontradas e outras tinham que ser adaptadas, com isso havia muita perda de tempo atrasando todo o processo. Neste momento Shingo detectou dois tipos de setup: o setup interno (TPI Tempo de Preparação Interno), que só pode ser realizado com a máquina parada e setup externo (TPE Tempo de Preparação Externo) que são atividades que podem ser realizadas com a máquina em funcionamento. (SHINGO, 2000; NEUMANN & RIBEIRO, 2004). Posteriormente, em outras experiências, Shingo percebeu a possibilidade de converter setups internos em externos e com o passar dos anos foi aperfeiçoando o método. Segundo Shingo (2000) a TRF baseia-se na teoria e em anos de experimentação prática. É uma abordagem científica para redução de tempo de setup, que pode ser aplicada em qualquer fábrica e em qualquer máquina. Harmon & Peterson (1991) levantam 3 razões para a redução do tempo de setup: (1) quando o custo de setup é elevado, os lotes de fabricação tendem a ser extensos, ampliando o investimento em estoques, (2) os métodos mais simples de troca de ferramenta enfraquecem a possibilidade de falhas na regulagem dos equipamentos, e (3) a diminuição do tempo de setup ocasionará aumento do tempo de operação do equipamento. Shingo (1996) apresenta 8 técnicas para redução do tempo de setup: (1) separação das operações de setup interno e externo, (2) conversão de setup interno em externo, (3) padronização de peças necessárias para o setup, (4) utilização de grampos funcionais, (5) utilização de dispositivos intermediários padronizados facilitando a centragem e o posicionamento de peças, (6) execução de tarefas paralelas, (7) eliminação de ajustes e (8) mecanização. Estima-se que a execução da tarefa 1 já reduz o tempo de setup entre 30% a 50%. (LEÃO & SANTOS, 2009; SHINGO, 1996).
20 22 Figura 3 - Troca rápida de ferramentas (TRF): estágios conceituais e técnicas práticas Fonte: Shingo, A figura 3 apresenta os estágios de implantação da TRF proposta por Shingo. No estágio preliminar as condições de setup interno e externo não se distinguem. Nesta fase é possível observar como o setup é realizado e analisar o que é setup interno e o que é externo. Esta separação não é tão evidente à primeira vista já que as atividades de setup se confundem. As reais condições do chão de fábrica devem ser estudadas, a produção deve ser a analisada e tempos medidos continuamente ou quando essa opção não for possível pode ser realizado estudo do tipo amostragem do trabalho, porém esta opção é eficiente somente quando há grande número de repetições. Outra abordagem é entrevistar os trabalhadores da linha e também filmar toda a operação e exibir o filme logo após a elaboração do vídeo. Muitas ideias são geradas quando os operadores veem a si mesmos em ação. (SHINGO, 2000; LEÃO & SANTOS, 2009; Moura e Benzato, 2003). Moura e Banzato (2003) propõem uma metodologia para esta etapa: o planejamento do vídeo deve contar com especialistas de setup, do planejamento da produção e colaboração da engenharia e até mesmo de vendas. A operação a ser filmada deve ser cuidadosamente escolhida. A pessoa que filmará deve ser definida e é importante que ela pertença à equipe. Formulários com informações sobre a filmagem (data, local, fitas virgens necessárias, baterias necessárias, comprimento do fio de extensão, etc) e check lists podem ser elaborados e preenchidos. Após o vídeo o método atual deve ser documentado.
21 23 Após essa análise é possível seguir para o próximo estágio: Separar setup interno e externo. O estágio um, considerado por muitos a etapa mais importante, pode reduzir de 30% a 50% o tempo de máquina parada. (SHINGO, 2000; FAGUNDES & FOGLIATTO; SATOLO & CALARGE; 2008). Para garantir um setup externo eficiente algumas técnicas podem ser utilizadas: utilização de checklist dos componentes e passos necessários, mesa de verificação para componentes e ferramentas utilizadas, verificação das condições de funcionamento e melhoria no transporte de matrizes e outros componentes (SHINGO, 2000; SUGAI et al, 2007). Nessa fase ainda não é justificável mudar os tamanhos dos lotes e, portanto não há economias com redução de estoques, reduções significativas em folhas de pagamento ou dos custos marginais. Pode ocorrer aumento na disponibilidade das máquinas, reduzindo horas extras e adiando compras de novos equipamentos. (HARMON & PETERSON, 1991) Segundo Harmon e Peterson (1991) só a execução do setup externo antes da máquina ser pausada pode reduzir cerca de 50% do tempo de parada da máquina, porém tal redução não significa uma economia já que apesar de metade do trabalho está sendo realizado com a máquina em operação os custos associados às atividades de setup são os mesmos, são as mesmas atividades, porém estão sendo realizadas com a máquina em operação. Além disso, eles vão além de Shingo (2000) definindo 3 tipos de operação de setup: mainline, offline e desnecessário. O estágio dois propõe converter setup interno em externo, assim, operações devem ser reexaminadas para assegurar que não há setup externo dado como interno e após este passo, meios para converter setups internos em externos devem ser encontrados. Essa conversão é facilitada analisando-se a real função de cada atividade. Novas perspectivas para processos tradicionais devem ser adotadas. Exemplos de aplicação desta etapa são: préaquecimento de matrizes e armazenamento temporário de material na própria área de produção (antes da máquina parar a matéria prima já estará disponível para ser abastecida). Importante salientar que nesta etapa não há redução de tempo na execução da operação, o que é reduzido é o tempo total de setup (SHINGO, 2000; SATOLO & CALARGE, 2008). Há um significativo ganho financeiro desta fase a longo prazo já que com a passagem de atividades internas para externas há redução da necessidade de mão de obra especializada. A tendência é exportar praticamente todo o setup interno e simplificar as atividades restantes ao ponto do nível de habilidades necessárias de um preparador ser reduzido e ser possível o próprio operador da célula ser capaz de fazer o setup. Como não é
22 24 possível rebaixar, em curto prazo, preparadores especializados para funções de menor remuneração tal benefício financeiro só será verificado depois de algum tempo. (HARMON & PETERSON, 1991) No estágio três os aspectos da operação de setup devem ser racionalizados, ou seja, cada elemento da operação deve ser analisado detalhadamente e trabalhos, seja no setup interno ou externo, devem ser realizados para diminuir o tempo de tais. Algumas técnicas podem ser utilizadas nesta etapa como a implantação de operações em paralelo, uso de fixadores funcionais e eliminação de ajustes. As últimas duas etapas podem ser desenvolvidas em conjunto (SHINGO, 2000). Detalhes sobre tais técnicas serão apresentados em tópicos específicos. Black, em 1996, propõe sete etapas para a redução do tempo de setup: (1) Determinar o método existente, (2) separar elementos internos dos externos, (3) converter elementos internos em externos, (4) reduzir ou eliminar elementos internos, (5) aplicar métodos de análise e treinar as tarefas de setup, (6) eliminar ajustes e (7) abolir o setup. No primeiro passo o estudo de tempos e movimentos pode ser utilizado para analisar o método que vem sendo utilizado para realizar o setup, eliminando movimentos desnecessários e organizando os movimentos necessários de forma a otimizar o processo. Para realizar esta análise é indicado fazer uma gravação e contar com a ajuda do próprio operador, que identificará no filme muitas melhorias. As etapas 2, 3 e 4 de Black (1996) são similares aos estágios 1 (separar setup interno e externo) e 2 (convertendo setup interno em externo) de Shingo (1996). Black (1996) chama atenção para alguns elementos que podem prontamente ser transformados em externos como tempo de procura, tempo de espera e tempo de posicionamento. Além disso, destaca ter sempre em mente as questões de segurança e o objetivo principal do projeto: a troca livre de defeitos. Assim como Shingo (2000), Black (1996) chama atenção para as vantagens dos fixadores automáticos e a necessidade de um parafuso ser solto em apenas uma volta. A etapa 3 de Shingo (racionalizando todos os aspectos da operação de setup) é detalhada nas etapas 5, 6 e 7 de Black (1996). Na etapa 5, Black (1996) propõe que os métodos básicos desenvolvidos sejam ensinados aos operadores de maneira que estes busquem também otimizar o processo de setup. Tudo deve ser padronizado e documentado. Cada operador deve ser convidado a escrever o procedimento de setup e este deve ser comparado com o padrão para se verificar o que há excedente e faltante.