Projeto do Arranjo Físico

Projeto do Arranjo Físico (Layout) Projetar um arranjo físico é decidir onde colocar todas as instalações, máquinas, equipamentos e pessoal de produção. O arranjo físico determina a maneira pela qual os recursos transformados - materiais, informação e clientes - fluem através da operação. Arranjo Físico

Tipos Básicos de Arranjo Físico Posicional Por Processo(Funcional) Celular Por Produto Arranjo Físico

01-09 Tipos de Layout Posicional Funcional Produto Celular Equipamento (Móvel) Funcionários Funcionário Workstation Esteira Célula Departamentos Máquinas de Produção Peça Celular Produto ou Linha Arranjo Físico

Arranjo Físico Posicional O arranjo físico posicional difere radicalmente dos outros três arranjos porque, enquanto nesses o material é transportado de uma estação de trabalho para outra, formando um fluxo de trabalho, no posicional as estações de trabalho é que são trazidas próxima ao produto sendo transformado. Arranjo Físico

Arranjo Físico Posicional - Exemplos

Arranjo Físico por Processo No arranjo físico por processo, também denominado arranjo físico funcional ou layout funcional, processos similares são localizados juntos um do outro. Produtos, informação ou clientes irão fluir através da operação, percorrendo um roteiro de processo a processo, conforme suas necessidades. Arranjo Físico

Exemplos de Layout Funcional Usinagem de produtos feitos sob encomenda Setor de torneamento Setor de furação Setor de Tratamento térmico etc Supermercado Setor de comida congelada Setor de frutas e legumes Setor de bebidas Hospital Sala de cirurgia Sala de Raios-X Laboratórios Arranjo Físico

Arranjo Físico por Produto O arranjo físico por produto, também denominado linha de produção ou linha de montagem, procura definir a seqüência em que os recursos produtivos devem ser dispostos de modo a processar o produto, cliente ou informação. Uma linha de Montagem é um conjunto de estações de trabalho, geralmente interligadas por um sistema contínuo de movimentação de materiais, projetado para montar peças e realizar quaisquer outras operações necessárias para produzir um produto. Arranjo Físico

Arranjo Físico por Produto - Exemplos

Vantagens e Desvantagens dos Layouts Layout Posicional Desvantagens Vantagens Flexibilidade de mix e produto muito alta Produto ou cliente não movido ou perturbado Alta variabilidade de tarefas para a mão de obra Custos unitários muito altos Programação de espaço ou atividades pode ser complexa Pode significar muita movimentação de mão-de-obra e equipamentos Arranjo Físico

Vantagens e Desvantagens dos Layouts Layout por Processo Vantagens Desvantagens Flexibilidade de mix e produto muito alta Relativamente robusto em caso de interrupção de etapas Supervisão de equipamentos e instalações relativamente fácil Baixa utilização de recursos Pode ter alto estoque em processo Fluxo complexo pode ser difícil de controlar Arranjo Físico

Vantagens e Desvantagens dos Layouts Layout Celular Vantagens Desvantagens Balanço entre custo e flexibilidade Tempo de produção reduzido Baixo inventário em processo Maior motivação do operário Pode ser caro reconfigurar o arranjo físico atual Pode requerer capacidade adicional Pode reduzir níveis de utilização de recursos Arranjo Físico

Vantagens e Desvantagens dos Layouts Layout por Produto Vantagens Desvantagens Baixos custos unitários para altos volumes Uso de equipamento especializado – máxima produtividade Movimentação de clientes e materiais conveniente Pode ter baixa flexibilidade de mix Não muito robusto contra interrupções Trabalho pode ser repetitivo Investimento pode ser alto Arranjo Físico

Projeto Detalhado do Arranjo Físico Saída do projeto detalhado: a localização física de todas as instalações, equipamentos, máquinas e pessoal que constituem os centros de trabalho da operação o espaço a ser alocado a cada centro de trabalho as tarefas que serão executadas por cada centro de trabalho Arranjo Físico

Qualidades de um Bom Arranjo Físico Segurança inerente Extensão adequada do fluxo Visibilidade do fluxo Conforto da mão-de-obra Coordenação gerencial Acesso fácil visando limpeza e manutenção Uso adequado do espaço Flexibilidade de longo prazo Arranjo Físico

Arranjo Físico por Produto O arranjo físico por produto tem por objetivo arranjar os recursos produtivos de forma a conformar-se às necessidades de processamento do produto ou serviço. E1 E2 E3 En Montagem =  (elementos de trabalho) Arranjo Físico

Arranjo Físico por Produto Princípio da Intercambiabilidade Princípio da Divisão do Trabalho Situação desejável Alto volume de produção de um único ítem Arranjo Físico

Arranjo Físico por Produto Linhas de Montagem para Múltiplos Produtos (Multiple Product Line) Família de Produtos muito similares. Periodicamente a linha tem de ser preparada para a produção de um outro produto da família. Somente 1 produto é montado por vez na linha. Arranjo Físico

Arranjo Físico por Produto Linhas de Montagem para Vários Produtos Simultâneos (Mixed Product Line) Família de Produtos muito similares. Estações são projetadas para montar vários produtos simultaneamente presentes na linha. Em um determinado instante, vários produtos estão sendo montados na linha em diferentes estações de trabalho. Arranjo Físico

Questões Envolvidas no Projeto Quantas linhas devemos adotar? Qual o objetivo do projeto? --> Minimização do tempo ocioso. Linha síncrona ou assíncrona? Vamos utilizar Buffers? Arranjo Físico

Tempo de Ciclo(Tc) Tc = Td/Qp O tempo de ciclo dos arranjos físicos por produto é o tempo gasto entre a finalização de dois produtos consecutivos. Qp = Demanda provável do produto durante certo período de tempo Td = Tempo disponível para a produção durante o mesmo intervalo Tc = Td/Qp Arranjo Físico

Exemplo Queremos produzir160 produtos por semana e o tempo disponível para isso é de 40 horas. Determinar o Tc. Solução: Tc = (tempo disponível)/(quantidade a ser processada) Tc = 40/160 = 0,25 horas = 15 minutos O arranjo físico deve ser capaz de produzir um produto a cada 15 minutos. Arranjo Físico

Decisões Envolvidas no Projeto Que tempo de ciclo é necessário? Quantos estágios são necessários? Como lidar com variações no tempo de cada tarefa? Como balancear o arranjo físico? Como arranjar os estágios? Arranjo Físico

Decisões Envolvidas no Projeto Que tempo de ciclo é necessário? Quantos estágios são necessários? Como lidar com variações no tempo de cada tarefa? Como balancear o arranjo físico? Como arranjar os estágios? Arranjo Físico

Número de Estágios O número de estágios depende do tempo do ciclo e do tempo ou quantidade de trabalho necessária para produzir um produto. Exemplo: Tempo médio para produzir um produto = 60 min e tempo do ciclo = 15 min. Número de estágios = 60/15 = 4 Arranjo Físico

Variação do Tempo da Tarefa Na prática haverá variação do tempo de processamento requerido em cada estágio devido a: Cada produto ou serviço processado pode ser diferente dos outros. Ex: diferentes modelos de carros processados na mesma linha. Produtos ou serviços em série, embora essencialmente semelhantes, podem requerer pequenas diferenças de tratamento. Variações na coordenação física e no esforço da pessoa que executa a tarefa Arranjo Físico

Balanceamento da Linha Criação de filas temporárias Perda de tempo disponível de trabalho Conseqüências Carga Estágio Tempo de ciclo 1 2 3 4 Balanceamento ideal Balanceamento não ideal Arranjo Físico

Perda por Balanceamento Carga Estágio Tempo de ciclo = 3 min 1 2 3 4 2,8 2,6 2,7 3,0 Carga Estágio Tempo de ciclo 1 2 3 4 Tempo ocioso a cada ciclo = (3-2,8) + (3-2,6) + (3-2,7) = 0,9 min Trabalho alocado para o estágio Tempo ocioso Arranjo Físico

Perda por Balanceamento Perda = 0,9/(4x3) = 0,9/12 = 0,075 ou Perda = 7,5 % Arranjo Físico

Diagrama de Precedência Operação a 5 min Operação e 8 min Operação b 10 min Operação f 7 min Operação c 6 min Operação g 5 min Operação d 9 min Operação h 10 min Coluna 1 Coluna 7 Coluna 6 Coluna 2 Coluna 3 Coluna 5 Coluna 4 a d c b e g h f 5 min 10 min 6 min 9 min 8 min 7 min Arranjo Físico

Balanceamento - Abordagem Geral Alocar os elementos do diagrama de precedência ao primeiro estágio, começando da esquerda, na ordem das colunas até que a quantidade de trabalho (tempo) alocada ao estágio se encontre próxima, mas não superior, ao tempo de ciclo. Repita o mesmo procedimento com os outros estágios até que todos os elementos de trabalho(operações) tenham sido alocados. Arranjo Físico

Balanceamento - Abordagem Geral Questão Chave: Como selecionar um elemento a ser alocado quando mais de um elemento puder ser escolhido? Simplesmente escolha o maior que caiba no tempo remanescente daquele estágio. Escolha o elemento com o maior número de atividades subseqüentes, ou seja, aquele com o maior número de elementos que só podem ser alocados depois que aquele o for. Arranjo Físico

Exemplo Operação a - Retirada da forma e rebarbação 0,12 min Operação b - Conformação e recortes 0,30 min Operação c - Colocar recheio de amêndoas 0,36 min Operação d - Colocar recheio branco 0,25 min Operação e - Decoração com cobertura vermelha 0,17 min Operação f - Decoração com cobertura verde 0,05 min Operação g - Decoração com cobertura azul 0,10 min Operação h - Aplicação de transfers 0,08 min Operação i - Transferência para base e embalagem 0,25 min Conteúdo total de trabalho 1,68 min 0,17 min e 0,25 min 0,05 min a b c d f g i 0,10 min 0,12 min 0,30 min 0,36 min 0,25 min h 0,08 min Arranjo Físico

Exemplo Tc=0,48 min a e c b d g i f h Estágio 1 Estágio 2 Estágio 3 Arranjo Físico

Exemplo Tempo ocioso = (0,48-0,42) + (0,48- 0,36) + (0,48- 0,42) + (0,48- 0,48) = 0,24 min Perda = 0,24/(4x0,48) = 12,5% Carga Estágio Tempo de ciclo = 0,48 min 1 2 3 4 0,42 0,36 0,48 Arranjo Físico

Heurísticas para Solucionar o Problema Arranjo Físico

Principais Heurísticas RANKED POSITIONAL WEIGHT HEURISTIC COMSOAL = COmputer Method for Sequencing Operations for Assembly Lines Arranjo Físico

RANKED POSITIONAL WEIGHT HEURISTIC Essa heurística gera uma única seqüência Uma tarefa é priorizada baseado em seu tempo e no tempo de suas tarefas sucessoras As tarefas são designadas às estações com base nesta ordem Heurística com um único ciclo Positional weight Pwi = ti + (tempos das tarefas sucessoras) Arranjo Físico

Procedimento RPW Ordenação das tarefas. Para todas as tarefas i = 1, 2, ..., N compute Pwi. Ordene as tarefas segundo valores decrescentes de Pwi. Alocação das tarefas. Para as tarefas ordenadas i = 1, 2, ..., N designe a tarefa i à primeira estação possível Arranjo Físico

Arranjo Físico Início TC = TC Selecione atividade remanescente com o maior PP Esta atividade é a que tem o mais baixo PP? Selecione elemento com o próximo mais alto PP Abra próxima estação de trabalho Início Selecione a atividade com o maior PP Ti < TC? TC = TC - Ti TC = TC Alocar atividade na estação de trabalho* Todos as atividades foram alocadas? Pare Todos os antecessores imediatos foram alocados? S N * E retirar a atividade da lista de atividades não alocadas Arranjo Físico

Exemplo Um produto requer nove operações em seu processo de montagem. A relação de precedência entre as tarefas é dada pela figura 1 e os tempos requeridos pelas tarefas são dados na tabela 1. Assumindo que o produto em questão tenha uma demanda de 285 unidades por semana e que a jornada de trabalho seja de 40 horas semanais, determinar como a linha de montagem deve ser constituída para esse produto. Arranjo Físico

Diagrama de Precedência 2 4 8 6 7 5 9 3 1 Arranjo Físico

Tempos Atividades 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tempo (horas) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tempo (horas) 0,05 0,03 0,04 0,05 0,01 0,04 0,05 0,04 0,06 Arranjo Físico

Solução Tarefas Tarefas Arranjo Físico

Número mínimo de Estações O lógica do procedimento Ranked Positional Weight é alocar atividades às estações de trabalho, segundo valores decrescentes do peso posicional (PP), de modo que a soma dos tempos requeridos nas atividades seja a mais próxima possível do tempo de ciclo. Para uma demanda de 285 unidades por semana (jornada de 40 horas), o tempo de ciclo seria de: O número mínimo de estações de trabalho pode ser calculado por: Arranjo Físico

Procedimento RPW- Tc=0,14s Arranjo Físico

Resultado Arranjo Físico

Procedimento COMSOAL COMSOAL = COmputer Method for Sequencing Operations for Assembly Lines Gera uma solução aleatória e pode ser usado na solução de muitos tipos de problemas. Diversas listas são usadas na implementação deste método. NIP(i) = lista contendo o número de antecessores imediatos para cada tarefa i. Esse número é um valor inteiro que pode variar de 0 a N-1, onde N é o número de tarefas. WIP(i) = lista que indica para quais tarefas a tarefa i é um antecessor imediato. TF = lista de todas as N tarefas. Arranjo Físico

Exemplo 2 Arranjo Físico

COMSOAL Faça x = 0, UB = , C = tempo de ciclo, c = C, IDLE = 0. Inicie nova seqüência: Faça x = x + 1, A = TK, NIPW(i) = NIP(i). Exeqüibilidade de precedência: Para todo i  A, se NIPW(i) = 0, adicione i a B. Exeqüibilidade de tempo: Para todo i  B, se ti  c, adicione i a F. Se F estiver vazia, vá para 5; caso contrário vá para 6. Abra nova estação: IDLE = IDLE + c. c = C. Se IDLE > UB vá para 2; caso contrário vá para 3. Selecione uma tarefa: Faça m = card{F}. Aleatoriamente gere um número RN  U(0,1). Seja i* = m.RN a i*-ésima tarefa de F. Remova i* de A, B e de F. c = c – ti* . Para todo i  WIP(i*), NIPW(i) = NIPW(i) – 1. Se A estiver vazia, vá para 7; caso contrário vá para 3. Finalizar seqüência: IDLE = IDLE + c. Se IDLE  UB, UB = IDLE e armazene seqüência. Se x = X, pare; caso contrário vá para 2. Arranjo Físico

Exemplo 2 Arranjo Físico

Resultado Estação 1: d, e, f Estação 2: a, b, c, g, h, j Estação 3: i, k Estação 4: l Arranjo Físico

Arranjando os Estágios Arranjo Físico

Vantagens dos Tipos de Arranjo Vantagens de arranjo longo-magro Fluxo controlado de materiais e clientes Manuseio simples de materiais Requisito de capital mais moderado Operação mais eficiente Vantagens de arranjo curto-grosso Maior flexibilidade de mix Maior flexibilidade de volume Maior robustez Trabalho menos monótono Arranjo Físico

Forma da Linha Arranjo Físico