Projeto de instalação industrial

Projeto de instalação industrial

(Parte 1 de 7)

UFSCar - DEP Projeto de Instalações Industriais Prof. Camarotto

Tópico Assunto Página 1. Projeto do Layout Industrial 03 1.1. Introdução 03 1.2. Pressupostos metodológicos e Conceituais 04 1.2.1. O trabalho 05 1.2.2. Estratégia de produção 07 1.3. Sistemas de produção 09 1.4. Metodologia para o projeto de Unidades Industriais 15 1.5. Considerações finais 17

2. Metodologia de desenvolvimento do layout 19 2.1. Objetivos 19 2.2. Princípios do layout 20 2.3. Recomendações ao estudo do layout 21 2.4. Dados disponíveis 2 2.5. Etapas do Trabalho 23 2.6. Documentos Gerados pelo Trabalho 25

3. Representações de fluxo do processo 28

4. Dimensionamento dos Principais Fatores de Produção 35 4.1. Dimensionamento de pessoal e equipamentos 36 4.1.1. Tempo de Manufatura 36 4.2. Dimensionamento de materiais 38 4.2.1. Dimensionamento de matéria-prima em indústria de adição 38 4.2.2. Dimensionamento de materiais em industria de montagem 43 4.3. Dimensionamento de Áreas de Produção 46 4.3.1. Método do Centro de Produção 46 4.4. Dimensionamento de áreas de conjuntos de centros de produção e de

Departamentos 58

5. Estudo do Fluxo do Processo 59 5.1. Fluxos internos (no departamento e entre departamentos) 59 5.2. Fluxos gerais da fábrica (da unidade produtiva) 67 5.3. Áreas de Estocagem e de Expedição 71 5.4. Outras Áreas: Fatores Indiretos de Produção 75

6. Processos de Produção, Organização e Layout Industrial. 79 6.1. Processos de Produção 79 6.2. Tipos de Layout e Processos de Produção 82

6.3. Novos padrões de layout derivados das formas de gestão da produção e do trabalho 8

6.3.1. Layout em grupo 91 6.3.2. Célula de Manufatura 94 6.3.3. Projeto Modular: layout modular, mini-fábrica. 100

7. Projeto dos Requisitos das Instalações 108 7.1. Riscos Ambientais 108

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7.2. Principais Riscos ambientais estudados em projetos de unidades industriais 1

7.2.1. Iluminação 1 7.2.2. Acústica 112 7.2.3. Riscos Químicos 112 7.2.4. Riscos biológicos 113 7.3. Incêndio 113

8. Processo geral de construção do layout 117 8.1. Métodos baseados no processo produtivo (Diagrama de Blocos). 118 8.1.1 Método das Seqüências Fictícias 118 8.1.2. Tecnologia de Grupo 119 8.1.3. Método dos elos 120 8.2. Modelagem tridimensional 120 8.3. Modelagem de fluxos. 122

ANEXO 1 – Formas básicas de fluxos 123 ANEXO 2 – Sistemas especiais de dimensionamento 125 Bibliografia 130

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1. Projeto do Layout Industrial

1.1. Introdução

Problemas envolvendo layout são complexos e difíceis de serem formulados através de meios analíticos, pois envolvem um grande conjunto de combinações viáveis e possuem características subjetivas que dificultam um tratamento puramente matemático.

Os objetivos envolvidos nos problemas de layout são muitos. Por exemplo: minimizar o custo de manipulação de materiais, maximizar a proximidade dos departamentos, flexibilizar o arranjo e operação, racionalizar o espaço disponível, cuidar da segurança do trabalho e tratar as questões ergonômicas do sistema produtivo. Neste contexto, o desenvolvimento e avaliação de layout têm sido estabelecidos, tradicionalmente, de forma subjetiva por projetistas que utilizam técnicas gráficas e manipulação de templates.

Tal complexidade tem levado a algumas tentativas de “automatizar” o processo de construção do layout. No final da década de 60 e início da década de 70 uma série de tentativas foi desenvolvida: CRAFT, Buffa et al., 1966; CORELAP, Lee & Moore, 1967; ALDEP, Seehof & Evans, 1967; MAT, Edwards et al., 1970; PLANET, Apple & Deisenroth, 1972; COFAD, Moore, 1974, dentre outras, atuam fundamentalmente nos dois primeiros objetivos acima citados. As saídas fornecidas por estes softwares, via de regra, representam num diagrama de blocos, as posições relativas dos diversos departamentos.

Sule (1992) enfatiza que dois aspectos críticos destes softwares são: (1) os diagramas de blocos gerados representam soluções aproximadas que exigem redesenho e modificações, provocando um distanciamento da solução “ótima” encontrada; (2) a atuação dessas ferramentas ocorre somente nos primeiros passos do processo do projeto de layout industrial, não contribuindo nas etapas de detalhamento e implantação. O mesmo autor conclui que, para atender os demais objetivos, são necessárias pesquisas que tratem questões do tipo: desenvolvimento de layout detalhado, utilização de capacidades computacionais gráficas e interativas, desenvolvimento de procedimentos capazes de tratar layout multi-níveis, utilizar mecanismos de análise de layout, tratar layout flexíveis, e incorporar novas técnicas de produção, como tecnologia de grupo e célula de manufatura.

Além dos aspectos apontados por SULE, podemos ainda considerar que o problema de layout possui tantas especificidades que devem ser tratados de forma singular, pois cada projeto é um novo projeto e cada indústria possui as suas características próprias e que as tentativas de automação acabam por se demonstrar ineficientes quando transladadas para aplicações distintas daquelas para as quais foram geradas.

Numa linha mais atual, foram desenvolvidas ferramentas flexíveis como o software FACTORY (Cimtechnologies Corp., 1989), fundamentado no método SLP (System Layout Planning, Muther, 1978). Este software, que pode ser processado em conjunto com o AUTOCAD (AutoDesk Inc.), representa um avanço em relação às ferramentas anteriormente desenvolvidas, principalmente por explorar os recursos da computação gráfica e a capacidade de interagir com o projetista. No entanto, ao reproduzir uma metodologia desenvolvida, em princípio, para o projeto não informatizado, também não consegue atingir os objetivos anteriormente assinalados.

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A simulação assumiu a partir dos anos 80, uma posição de destaque na área de pesquisa operacional, ressurgindo como uma poderosa ferramenta de apoio à tomada de decisão em sistemas complexos de produção. Isso se deve muito ao avanço proporcionado pelos chamados “ambientes de simulação”. Ao contrário das tradicionais linguagens de simulação, que exigiam muita experiência e dedicação do usuário, esses novos ambientes são extremamente amigáveis, consistentes em termos estatísticos e possuem interfaces gráficas que permitem visualizações das simulações. Os softwares mais conhecidos nessa área são: ARENA (Systems Modelling, Pegden et al., 1995), AUTOMOD (Autosimulations, 1993) e PROMODEL (Promodel Corp., 1990).

Na área de projetos gráficos, desenvolveram-se excelentes softwares, cada vez mais customizados para aplicações específicas, envolvendo tanto o CAD (Computer Aided Design) como os softwares de animação gráfica. São exemplo o Autocad, Catia, Minicad e o 3dStúdio.

A combinação das características dos softwares de simulação de sistemas com os de computação gráfica, articulados por uma metodologia apropriada para a abordagem dos problemas de layout, surge como uma alternativa viável, ao permitir a exploração, em diferentes graus de detalhamento, de todos os diferentes aspectos envolvidos no projeto. A abordagem que será apresentada na seqüência, busca explorar o potencial destas ferramentas computacionais, integrando-as nas diferentes etapas envolvidas na concepção de uma unidade industrial.

Neste capítulo trataremos do processo produtivo para o produto em projeto. Antes de introduzirmos métodos e técnicas propriamente ditos, iremos fundamentar a abordagem, partindo dos conceitos de trabalho, tecnologia e estratégia. Na seqüência será apresentada a metodologia adotada.

É importante salientar que as questões específicas da técnica de produção já devem ter sido tratadas ao longo do processo de desenvolvimento do produto. Nesta etapa iremos quantificar os recursos necessários e estabelecer a sua distribuição espacial a partir das inter-relações que se estabelecem entre os homens o dispositivo técnico e o processo de gestão.

1.2. Pressupostos metodológicos e Conceituais

O layout industrial é a representação espacial dos fatores que concorrem para a produção envolvendo homens, materiais e equipamentos, e as suas interações. Assim, ao conceber uma unidade industrial ou mais genericamente falando, um sistema de produção, estamos em última instância explicitando o que de uma forma ou outra constituirá o trabalho nos seus diversos níveis hierárquicos e funcionais.

O contexto em que se coloca o projeto de uma unidade industrial não pode ser resumido à categoria trabalho. Sem dúvida os negócios estão inseridos em ambientes sociais e econômicos que impõem sobre uma organização determinantes que irão condicionar as possibilidades de implementação das soluções no campo do trabalho, da técnica e da sua coordenação. Assim, apresentaremos na seqüência os pressupostos acerca do trabalho e da estratégia que irão nortear a concepção do sistema produtivo.

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1.2.1. O Trabalho

A representação do trabalho no campo da engenharia de produção pode ser agrupada segundo duas abordagens distintas (Dejours,1995), sumarizadas no quadro 1.

As limitações destas abordagens são criticadas por Dejours (1995), “as relações intersubjetivas entre o ego e o outro, que incontestavelmente desempenham um papel organizador das condutas humanas, não são redutíveis a uma entidade ou um sistema egooutro. Os conflitos, as relações de poder ou o reconhecimento criam sempre um desafio ao real. O conflito visa àquilo que na postura do sujeito relaciona-se a um fazer, a um ato, a uma conduta ou a uma ação sobre o real”.

Tais questões nos remetem para a discussão dos conceitos de técnica e de trabalho, os quais são sumarizados no quadro abaixo.

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Ao considerarmos uma unidade industrial, estamos promovendo um recorte onde nos três pólos do triângulo poderíamos posicionar: o dispositivo técnico (o real), o homem (ego) e a gestão (outro). O quadro 5 mostra a representação. A intermediação destes elementos se dá pelo dinamizador destas relações: o trabalho.

Tal abordagem, centrada no trabalho responde parcialmente às questões de projeto de um sistema produtivo. Esta é uma abordagem do tipo botton up. Por outro lado, condicionam a operação de um negócio os aspectos estratégicos derivados da sua inserção no contexto social.

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1.2.2. Estratégia de Produção

executar movimentos e operações de tropas, visando alcançar ou manter posições

O conceito de estratégia segundo o Aurélio tem conotação militar: “Arte militar de planejar e relativas e potenciais bélicos favoráveis a futuras ações táticas sobre determinados objetivos” (pág. 586). No campo dos negócios podemos adotar a definição de Slack (1997): “o padrão global de decisões que posicionam a organização em seu ambiente e têm o objetivo de fazê-la atingir seus objetivos de longo prazo”. Independentemente do grau de formalização, podemos assumir que estratégia é a arte de identificar e estabelecer condições para atingir os objetivos considerados fundamentais para a sobrevivência e desenvolvimento do negócio. Ela pode ser compreendida em três níveis:

- Estratégias Corporativas – orientam e conduzem a corporação em seu ambiente global, econômico, social e político. A estratégia corporativa orienta as decisões concernentes a investimento da corporação nos diferentes negócios e mercados onde deseja competir.

- Estratégias de Negócios – orientam cada unidade de negócios no seu posicionamento dentro do mercado frente aos consumidores e concorrentes. A estratégia de negócio tem reflexos diretos nas unidades industriais: porte das unidades, localização e mix de produtos são decorrentes de decisões neste campo.

- Estratégias Funcionais – orientam cada uma das funções do negócio (finanças, P&D, marketing, produção...) na adequação do seu papel frente aos objetivos do negócio e da corporação.

É no campo das estratégias funcionais que iremos encontrar os principais elementos condicionantes para o projeto de uma unidade industrial. Dentro destas, nos interessa considerar em especial as estratégias de produção, as quais são fortemente condicionadas pelos contextos históricos nos quais se inserem. Assim, destacam-se os paradigmas da produção em massa que prevalecem até meados dos anos 60 e os novos paradigmas da produção, agrupados em torno da produção enxuta, fortemente influenciadora das novas tecnologias de gestão, decorrentes das mudanças no cenário econômico mundial.

O quadro 2 faz a comparação destes paradigmas que fundamentam as estratégias de produção hegemônicas em seus momentos históricos.

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