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.

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1 EESC-USP LAYOUT CELULAR

2 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:

3 EESC-USP FOCO Produtos físicos, discretos de engenharia

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

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

6 EESC-USP Características Gerais dos Tipos Tradicionais de Layout

7 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

8 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.

9 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.

10 EESC-USP Célula Manual com 1 Operário EXEMPLO 1

11 EESC-USP Célula Manual com 2 Operários EXEMPLO 2

12 EESC-USP EXEMPLO 3 Célula de Manufatura Automatizada

13 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%

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

15 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

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

17 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.

18 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.

19 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.

20 EESC-USP COMPONENTESCOMPONENTES 1234567 111 211 311 411 5111 611 71 81 9111 101 11111 MÁQUINAS

21 EESC-USP 2573614 5111 9111 11111 211 311 611 81 101 111 411 71 MÁQUINAS COMPONENTES

22 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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24 RESULTADOS DO AGRUPAMENTO BASEADO NA MATRIZ PEÇA-MÁQUINA Famílias de Peças - {(3 4 8 9), (1 6 7), (2 5 10)} Grupos de Máquinas - {(1 3 14 4 6), ( 11 7 2 12), (5 9 10 13 15 8)} 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.

25 EESC-USP MATRIZ INICIAL PEÇA-MÁQUINA EXEMPLO

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

27 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 1 3 5 2 4 6 1 1 2 1 1 1 3 1 1 1 4 1 1 1 1 1 5 1 1 1 6 1 1 1 PF1 PF2 C1 C2 máquinas gargalo Operação excepcional Peça excepcional MÁQUINASMÁQUINAS PEÇAS

28 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

29 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

30 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

31 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 3. 3. 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 5. 5. Rearranje as colunas da matriz de acordo com a ordem obtida em 3. Vá para o passo 1. 6. Pare. Heurística ROC

32 EESC-USP MÁQUINAS PEÇASPEÇAS 12345 100101 201010 311010 400101 510010 600001 EXEMPLO - ROC

33 EESC-USP MÁQUINASEquivalente Decimal Ordem Decimal 12345 PEÇASPEÇAS 10010154o4o 201010103o3o 311010261o1o 40010155o5o 510010182o2o 60000116o6o MÁQUINAS 12345 PEÇASPEÇAS 311010 510010 201010 100101 400101 600001 Equivalente Decimal 48406547 Ordem Decimal 2o2o 3o3o 5o5o 1o1o 4o4o PASSOS 1 A 3

34 EESC-USP MÁQUINASEquivalente Decimal Ordem Decimal 41253 PEÇASPEÇAS 311100281o1o 511000242o2o 210100203o3o 10001134o4o 40001135o5o 60000116o6o PASSOS 3 A 5 CélulaMáquinasPeças 11, 2 e 42, 3 e 5 23 e 51, 4 e 6

35 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

36 EESC-USP MÁQUINASMÁQUINAS Componentes 12345678910101 1212 1313 1414 1515 1616 1717 1818 1919 2020 Txxxxxxxxxxxxxxx FR1xxxxxxxxxxxx FR2xxxxxxxxxx FUxxxxxxxxxxxxxxxx Rxxxxxxxxxxx Tabela 1-Matriz Peça-Máquina

37 EESC-USP PeçaLoteTorneamentoFresamento1Fresamento2FuraçãoRetificação No. (Pçs/ano) Prep.Usin.Prep.Usin.Prep.Usin.Prep.Usin.Prep.Usin. 1115209135153620 2301512157236715 3551351682312610 4105331415625889 5 2310 8 6 1581810823 7515911915 81215 1092411 9182312108523 10351363011 102314126247 121030812101810715 13211171092511615 1461158105244 154 17129518 1651062013 17242310 82011 18463011 17307510 1961209135 20101510119205518 TABELA 2 - Tempos

38 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)

39 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 ) 1010 12011520910351055 2010 124301512360375 20012 124101510100115 7011 12351594560 11011 123102314140163 14011 12361158488503 9011 124182312216239 5010 120252310250273 Tempo Total 2.783 h 2 Tornos Exemplo de Cálculo: Torneamento Família 1

40 EESC-USP MUITO OBRIGADO!