EESC-USP LAYOUT CELULAR

EESC-USP Arranjo Físico - Layout O arranjo físico de uma unidade produtiva pode ser entendido como a disposição física dos vários elementos ou recursos produtivos utilizados para a produção de um bem ou serviço, tais como máquinas, equipamentos, instalações e pessoal. O arranjo físico define o relacionamento físico entre as diversas atividades e determina a maneira segundo a qual os recursos transformados (materiais, informação e clientes) fluem através da operação. Conceituação:

EESC-USP FOCO Produtos físicos, discretos de engenharia

EESC-USP Tipos de Layout Por Produto Por Processo Células Posicional Convencionais Não Convencionais Fractal Modular Distribuído

EESC-USP Fr Fu R RR R TTT M M P PP Layout Funcional RT Fr M M Fu Layout Celular

EESC-USP Características Gerais dos Tipos Tradicionais de Layout

EESC-USP CÉLULA DE MANUFATURA T T TTT TTFr FuFu FuFu FuFu FuFuFuFu FuFu T T T T T Depósito de matéria prima M M M M M M T Célula de manufatura Peça pronta

EESC-USP Definição Uma célula de manufatura é um conjunto de máquinas diferentes dedicadas à fabricação de uma família de peças. O objetivo principal da manufatura celular é diminuir o tempo total de fabricação das peças através da redução dos tempos de movimentação, espera e de preparação das máquinas.

EESC-USP SISTEMA CELULAR DE MANUFATURA Conjunto de vários grupos independentes (ou células) de máquinas e estações de trabalho com funções diversas, conectadas por corredores para transporte de material, cada uma sendo dedicada à fabricação de uma família de produtos similares.

EESC-USP Célula Manual com 1 Operário EXEMPLO 1

EESC-USP Célula Manual com 2 Operários EXEMPLO 2

EESC-USP EXEMPLO 3 Célula de Manufatura Automatizada

EESC-USP COMPONENTES DO TEMPO DE FABRICAÇÃO Tempo Total na Fábrica Tempo Total nas Máquinas Movimentação e Esperas 95% Na Máquina 5% Colocação, ajuste, medição, etc. 70% Em Corte 30%

EESC-USP PORQUE IMPLEMENTAR CÉLULAS Layout FuncionalLayout Celular (Flowline Cells) Simbolos: T = Tornos M = Fresadora D = Furadeira CG = Retificadora Centerless SG = Retificadora Plana

EESC-USP 1. Análise de componentes e formação das famílias de peças 2. Determinação dos tipos de máquinas 3. Previsão da demanda de componentes 4. Determinação do número de máquinas 5. Determinação da mão-de-obra 6. Estratégia de planejamento e controle da produção na célula PRINCIPAIS ETAPAS DO PROJETO

EESC-USP MÉTODOS PARA A FORMAÇÃO DE FAMÍLIAS DE COMPONENTES. Inspeção Visual/ Manual Sistemas de Classificação e Codificação Análise de Fluxo da Produção

EESC-USP MÉTODOS PARA A FORMAÇÃO DE FAMÍLIAS DE COMPONENTES. Inspeção Visual/ Manual Ele consiste em uma análise visual e manual dos desenhos das peças fabricadas pela indústria. As peças similares do ponto de vista de manufatura são identificadas e agrupadas em famílias. Método efetivo para um número pequeno de peças.

EESC-USP Sistemas de Classificação e Codificação Baseado em um sistema de classificação e codificação (SCC) É mais comumente usado para aplicações da TG na área de projeto do produto. O mesmo método pode ser usado para o projeto de células de fabricação. O SCC adotado deve permitir codificar dados de produção das peças. As características geométricas e/ou de fabricação são traduzidas por um número de codificação.

EESC-USP Análise de Fluxo da Produção A Análise de Fluxo da Produção (AFP) foi originalmente apresentada por Burbidge no início da década de 70. Requer uma folha de processo para cada peça. Requer a formação de uma matriz componente-máquina onde as linhas representam componentes sendo analisados e as colunas, as máquinas usadas para processar os componentes.

EESC-USP COMPONENTESCOMPONENTES MÁQUINAS

EESC-USP MÁQUINAS COMPONENTES

EESC-USP O QUE É AGRUPAMENTO BASEADO NA MATRIZ PEÇA-MÁQUINA? Hipóteses : - Cada máquina é única - Desconsidere informações sobre a sequência de fabricação das peças A matriz peça-máquina M(m ij ) é dada por: m ij = 1, se peça i usa a máquina j e m ij = 0, caso contrário Cada linha (ou coluna) representa uma peça Cada coluna (ou linha) representa um tipo de máquina

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RESULTADOS DO AGRUPAMENTO BASEADO NA MATRIZ PEÇA-MÁQUINA Famílias de Peças - {( ), (1 6 7), (2 5 10)} Grupos de Máquinas - {( ), ( ), ( )} Pode obter um conjunto alternado de células Máquina 6 é uma máquina muito solicitada, pode ser duplicada Peças 8 e 9 podem ter que visitar mais de uma célula.

EESC-USP MATRIZ INICIAL PEÇA-MÁQUINA EXEMPLO

EESC-USP UMA “BOA” MATRIZ FINAL MÁQUINA-PEÇA

EESC-USP COMO USAR A MATRIZ FINAL MÁQUINA-PEÇA Forma Diagonalizada (BDF) Célula de máquinas Famílias de peças Máquinas muito requisitadas (máquinas gargalo) Peças excepcionais Operações excepcionais PF1 PF2 C1 C2 máquinas gargalo Operação excepcional Peça excepcional MÁQUINASMÁQUINAS PEÇAS

EESC-USP Como Usar a Matriz Final Máquina-Peça 1.Grupo de máquinas para cada célula e família de produtos para cada célula 2.Operações excepcionais 3.Máquinas usadas por mais de uma célula 4.Número de células (e tamanho de cada uma) 5.Configurações alternativas de células 6.Células inter-relacionadas 7.Informações para decisões de planejamento subsequentes: Balanceamento de carga pela duplicação de máquinas Compra de novas máquinas Layout nas células, programação da movimentação e trabalho Layout entre as células, programação da movimentação e trabalho

EESC-USP Como Eliminar ou Reduzir o Fluxo Inter-Celular? Modifique o projeto da peça para eliminar operações excepcionais Combine células que repartam máquinas Subcontrate peças com operações que criam fluxo inter-celular Compre máquinas e duplique nas células Posiciona máquinas requeridas por mais de uma célula em uma posição central ou em uma área de uso comum Procure por máquinas alternativas dentro da célula que possam realizar as operações excepcionais Defina o layout da fábrica de modo a manter as células próximas uma das outras Priorize a programação de peças requerendo fluxo inter-celular

EESC-USP Existem vários algoritmos utilizados para o agrupamento das peças e máquinas. Dois bastante conhecidos são o “Rank Order Clustering (ROC)” e o “Direct Clustering Algorithm”. Manipulação direta da matriz peça-máquina

EESC-USP 1. Leia cada linha da matriz peça-máquina como um número binário (da direita para a esquerda). Determine seu equivalente decimal e classifique as linhas em ordem decrescente desses valores decimais. Linhas com valores iguais devem ser classificadas na mesma ordem em que aparecem na matriz. 2. Se a ordem das linhas(consideradas de cima para baixo) e a ordem dada pela classificação anterior forem iguais, então vá para o passo 6. Caso contrário, vá para o passo Rearranje as linhas da matriz peça-máquina de acordo com a ordem obtida no passo 1. Leia cada coluna da nova matriz como um número binário(de baixo para cima). Determine o equivalente decimal e classifique as colunas em ordem crescente desses valores. Colunas com valores iguais devem ser classificadas na mesma ordem em que aparecem na matriz. 4. Se a ordem das colunas, consideradas da esquerda para a direita, e a ordem dada pela classificação anterior forem iguais, então vá para o passo 6. Caso contrário, vá para o passo Rearranje as colunas da matriz de acordo com a ordem obtida em 3. Vá para o passo Pare. Heurística ROC

EESC-USP MÁQUINAS PEÇASPEÇAS EXEMPLO - ROC

EESC-USP MÁQUINASEquivalente Decimal Ordem Decimal PEÇASPEÇAS o4o o3o o1o o5o o2o o6o MÁQUINAS PEÇASPEÇAS Equivalente Decimal Ordem Decimal 2o2o 3o3o 5o5o 1o1o 4o4o PASSOS 1 A 3

EESC-USP MÁQUINASEquivalente Decimal Ordem Decimal PEÇASPEÇAS o1o o2o o3o o4o o5o o6o PASSOS 3 A 5 CélulaMáquinasPeças 11, 2 e 42, 3 e 5 23 e 51, 4 e 6

EESC-USP Exercício – Projeto do arranjo físico celular Uma pequena indústria deseja alterar seu arranjo físico funcional substituindo-o por um arranjo físico celular. O arranjo físico atual é mostrado na figura abaixo. A empresa fabrica um total de 20 itens diferentes que nesse exemplo serão identificados pelos números de 1 a 20. As máquinas requeridas na manufatura desses componentes estão definidas na matriz componente-máquina mostrada na tabela1. As quantidades assim como os tempos de fabricação dos vinte componentes são também conhecidos e estão colocados na tabela 2. TTTT Fr 1 Fr 2 RRRR FU T=torno, FR=fresadora, FU=furadeira, R=retificadora

EESC-USP MÁQUINASMÁQUINAS Componentes Txxxxxxxxxxxxxxx FR1xxxxxxxxxxxx FR2xxxxxxxxxx FUxxxxxxxxxxxxxxxx Rxxxxxxxxxxx Tabela 1-Matriz Peça-Máquina

EESC-USP PeçaLoteTorneamentoFresamento1Fresamento2FuraçãoRetificação No. (Pçs/ano) Prep.Usin.Prep.Usin.Prep.Usin.Prep.Usin.Prep.Usin TABELA 2 - Tempos

EESC-USP NOTAS: Os tempos de usinagem da tabela 2 são dados em horas. O lote de fabricação é anual. Um total de 2000 horas é assumido como tempo máquina disponível no ano. O tempo de setup é o tempo total de setup necessário para produzir o lote (em horas anuais)

EESC-USP PEÇA N O CÓDIGO N O LOTE (N 1 ) TEMPO PREP. (T P ) TEMPO USIN. (T U ) (T U ) x (N 1 )(T U ) x (N 1 ) + (T P ) Tempo Total h 2 Tornos Exemplo de Cálculo: Torneamento Família 1

EESC-USP MUITO OBRIGADO!