STUDY FOR THE DEVELOPMENT OF "SYSTEM FOR DATA ACQUISITION
AND MANAGEMENT OF OPERATIONAL EFFICIENCY OF INDUSTRIAL EQUIPMENT."
Resumo: O estudo apresentado a seguir
demonstra de forma sucinta a utilização de diversas ferramentas de qualidade e
gestão industrial, para o estudo de implantação de um sistema automatizado para
coleta e análise de dados de eficiência operacional de equipamentos, tendo como
estudo de caso linhas de empacotamento em uma indústria alimentícia, instalada
na região metropolitana de Londrina, no estado do Paraná. O estudo visa o
entendimento das diversas ferramentas de gestão com o intuito de se apontar os
melhores métodos de trabalho para a situação de caso proposta. Ferramentas como
o Overall Equipment Efectiveness - OEE
(Índice de eficiência global de equipamentos), e Total Productive Maintence – TPM
(Manutenção produtiva total) serão utilizados como pilares deste estudo, e ao
final o objetivo de se planejar um sistema capaz de coletar e gerar informações
para a gestão eficaz da organização será proposto. Uma vez desenvolvido o
método e a sistemática, este sistema poderá ser aplicado nos diversos segmentos
da indústria de manufatura.
Palavras-chave: OEE. Indicador de Eficiência Global de Equipamentos.
MPT. Manutenção Produtiva
Total. Melhoria Contínua.
Abstract:The study presented below
demonstrates succinctly the use of various quality tools and industrial
management, to study implementation of an automated system for collecting and
analyzing data from operational efficiency of equipment, taking as a case study
on packaging lines a food industry, located in the metropolitan area of
Londrina, Paraná state. The work aims at understanding the various management
tools in order to point out the best working methods for the case study
proposed. Tools such as OEE - Overall Equipment Efectiveness, and TPM - Total
Productive Maintenance will be used as pillars of this study, and the final
goal of designing a system that can collect and generate information for
effective management of the organization will be proposed. Once developed the
method and structure, this system can be applied in various sectors of
manufacturing industry.
Key words: OEE. Overall Efficiency Indicator
Equipment. TPM. Total Productive Maintenance. Continuous Improvement.
1. INTRODUÇÃO
Na sociedade atual, há uma crescente necessidade de se
realizar tarefas com eficiência e precisão, a custos cada vez menores. Existem
também tarefas a serem realizadas em lugares onde a presença humana se torna
difícil, lenta e imprecisa. Para realizar essas tarefas com rapidez e
eficiência, as organizações estão investindo cada vez mais em treinamentos e
capacitação do corpo de gestores, a presença de sistemas automáticos capazes de
auxiliar a realização destas tarefas minimizam o risco e proporciona rapidez a
tomada de decisão.
Nos dias de hoje, com a economia globalizada e com extrema
competitividade entre as organizações, os diversos segmentos da indústria de
manufatura procuram se adequar cada vez mais às exigências do mercado, ou seja,
dos clientes. Produzir mais, com menos, e na demanda que o mercado solicita, é
um desafio para todos os empreendimentos. A luta constante para oferecer
produtos com custo atrativo e ainda obter lucro fazem parte da rotina das organizações
industriais.
Por esta razão, o controle e a medição dos sistemas de
produção vem se tornando essenciais para a gestão eficiente das organizações, e
contribuem para melhoria contínua dos sistemas produtivos. A automação envolve
um conhecimento de várias áreas distintas, como mecânica, elétrica, pneumática,
hidráulica, entre outras, com perfeita harmonia, e também pode ser aplicada
quando se trata de atender às necessidades direcionadas com a melhoria da
gestão dos processos industriais.
A falta no mercado de ferramentas específicas para
aquisição e coleta de dados, com foco em eficiência operacional, e que possam
ser implantadas com baixo custo e pouca customização, torna a pesquisa e o
estudo do caso atrativo, uma vez desenvolvida a metodologia para coleta dos
dados e a sistemática de apresentação dos resultados, a ferramenta pode ser
adaptada de forma fácil a outros segmentos do setor de manufatura, que também
venham a enfrentar situações similares na gestão dos dados de seus processos.
A consequência na imprecisão das informações geradas no chão de fabrica tende a impedir a
adequada utilização dos recursos produtivos disponíveis, que influenciam
diretamente na busca da redução de custos, e consequentemente nos investimentos
em ativos imobilizados, bem como na melhoria e manutenção da produtividade
econômica.
A eficácia global dos equipamentos é utilizada na
metodologia Total Productive Maintenance
- TPM, onde é proposto um indicador conhecido na literatura internacional como Overall Equipment Effetiveness - OEE.
O foco deste estudo foi alinhado para o levantamento das
informações necessárias para a criação de uma ferramenta de gestão industrial,
direcionada a análise de dados de eficiência operacional de equipamentos, tendo
como referência um estudo de caso em uma linha de empacotamento de uma empresa
do segmento alimentício na região norte do Paraná, e traz como objetivo a definição
dos parâmetros necessários e a sistemática para aquisição de dados para geração
de OEE, proporcionando a empresa um ponto de partida para idealização de seu
projeto interno, que a partir dos resultados possam identificar as possíveis
causas para os desperdícios e falhas de equipamento. Alimentando com as
informações obtidas os processos internos de melhoria contínua e trazendo
subsídios para melhorias no processo.
2 MANUTENÇÃO PRODUTIVA TOTAL
Podemos definir o termo TPM, como um modelo de
gerenciamento ligado diretamente à melhoria continua dos processos industriais,
em outras palavras o conceito de TPM está ligado ao entendimento e controle das
falhas mecânicas e operacionais dos equipamentos produtivos, e um dos fatores
chaves para este entendimento é o domínio sobre as rotinas e métodos de manutenção,
aliados também aos métodos produtivos. Então para uma melhor compreensão do
tema devemos entender os conceitos básicos e métodos relacionados a manutenção
de equipamentos na indústria.
A manutenção como forma de manter alguma coisa, sempre
existiu. As pessoas se preocupavam com seus pertences, e davam manutenção para
que tivessem uma maior vida útil. Os artesãos cuidavam de suas máquinas
colocando azeite nas partes móveis e cuidando da aparência geral. E o
conhecimento acerca de rendimento de trabalho não existia, e o que importava
era se a máquina estava em operação ou quebrada. O conceito de máquina antes da
revolução industrial era completamente diferente, pois a base dos produtos era
artesanal. Os artesões possuíam seus recursos ferramentais, mas todas as
funções dependiam do homem, era então a máquina, um sistema rudimentar de
fabricação não seriada.
Com o advento da Revolução Industrial, os tempos tomaram
outro rumo. A produção artesanal começa a dar lugar para uma produção seriada,
em maior escala. Começa-se uma visão de máquinas funcionando para o homem,
produzindo muito mais que um homem conseguia. Enquanto na idade média o
artesanato era a forma de produzir mais utilizada, na idade moderna tudo mudou.
A burguesia industrial, ávida por maiores lucros, menores custos e produção
acelerada, buscou alternativas para melhorar a produção de mercadorias. Também
podemos apontar o crescimento populacional, que trouxe maior demanda de
produtos e mercadorias.
O século XVIII foi marcado pelo grande salto tecnológico
nos transportes e máquinas. As máquinas à vapor, principalmente os gigantes
teares, revolucionaram o modo de se produzir. Se por um lado a máquina
substituiu o homem, gerando milhares de desempregados, por outro baixou o preço
de mercadorias e acelerou o ritmo de produção.
A
revolução tornou os métodos de produção mais eficientes. Os produtos passaram a
ser produzidos mais rapidamente, barateando o preço e estimulando o consumo. E
essa revolução foi acompanhada de sistemas para manter essas máquinas em
funcionamento o maior tempo possível.
Assim com todo o desenvolvimento industrial, métodos de
produção mais eficazes e o advento de novos equipamentos, forçou o surgimento
de uma nova categoria de trabalhadores, que eram responsáveis por manter todos
os equipamentos, e novos sistemas em condições de operação. Este departamento
era chamado de manutenção e foi uma evolução natural do trabalho que os
artesões praticavam inicialmente, contudo, o azeite nas partes móveis, e cuidar
da aparência já não eram o ideal. Assim nasceu a Engenharia de Manutenção para
dar disponibilidade técnica e aprimorar métodos e soluções para a manutenção,
bem como propor mudanças a fim de se obter maior eficiência operacional dos
equipamentos.
Para entender a razão da engenharia de manutenção, é
necessário definir alguns tópicos. O especialista Victor Mirshawka escreveu
vários livros sobre o assunto, algumas definições deste autor serão utilizadas
para ilustrar as ideias descritas a seguir.
O termo manutenabilidade, por exemplo, é descrito como
sendo a característica que um equipamento oferece em termos de manutenção, ou
seja, a facilidade que um profissional executa seu trabalho de reparo ou
revisão no mesmo, um equipamento que oferece dificuldade operacional,
complexidade de funcionamento e ainda custo elevado de manutenção é
caracterizado como um equipamento de alta manutenabilidade, da mesma forma um
equipamento que oferece facilidade de reparo e custo de manutenção baixo
caracteriza-se como de baixa manutenabilidade, outra definição de
manutenabilidade segundo Mirshawka é descrito abaixo (1990).
Manutenabilidade, segundo (MIRSHAWKA, 1990) é uma
característica de projeto de equipamento e instalação que é expresso em termos
de facilidade e economia de manutenção, disponibilidade do equipamento,
segurança e precisão na execução de ação de manutenção.
O
termo manutenção, também pode ser definido como a ação de se manter um
equipamento ou instalação em condições operacionais, ou seja, deixar o
equipamento ou instalação quando em funcionamento com menor possibilidade de
quebra, ou interrupção de suas atribuições normais, uma boa definição de manutenção
foi expressa também por Mirshawka, como sendo:
Manutenção, segundo (MIRSHAWKA, 1990), é o conjunto de
atividades e recursos aplicados aos sistemas ou equipamentos, visando garantir
a consecução de sua função dentro de parâmetros de disponibilidade, de
qualidade, de prazos, de custo e de vida útil adequado.
Manutenção
é utilizada em todo tipo de empresa para evitar possíveis falhas e quebras, em
máquinas e instalações, entre outros. Ela é importante para dar confiabilidade
aos equipamentos, melhorar a qualidade e até para diminuir desperdícios.
Há vários tipos de manutenção que podem ser empregados,
como a corretiva e a preventiva, por exemplo. O importante é ter em mente que a
máquina não vai funcionar para sempre. E que a escolha de quando isso vai acontecer pode ser decisão da
empresa. A manutenção deve ser uma política da empresa. Para isso, é
preciso dar atenção a dados técnicos e econômicos. A escolha de como e quando
fazê-la é gerencial.
Por que realizar manutenção nos equipamentos e instalações:
·
Aumenta
a confiabilidade, a boa manutenção gera menos parada de máquinas;
·
Melhora
a qualidade, máquinas e equipamentos mal ajustados têm mais
probabilidade de causar erros ou baixo desempenho e podem causar problemas de
qualidade;
·
Diminui
os custos, quando bem cuidados, os equipamentos funcionam com maior
eficiência;
·
Aumenta
a vida útil, cuidados simples, como limpeza e lubrificação, garantem a
durabilidade da máquina, reduzindo os pequenos problemas que podem causar
desgaste ou deterioração;
· Melhora a
segurança, máquinas e equipamentos bem mantidos têm menos chance de se
comportar de forma não previsível ou não padronizada, evitando assim, possíveis
riscos ao operário.
Para que uma empresa coloque produtos de qualidade no
mercado, necessita de um complexo sistema, e dentro deste sistema está a
Engenharia de Manutenção, pois compete a ela, colocar os equipamentos dentro
dos parâmetros específicos, sem esquecer-se do custo destes serviços, bem como
estar atenta às novas tecnologias.
As atividades de manutenção garantem a disponibilidade dos
equipamentos, concatenado à boa operação, resultando produtos de qualidade.
Quando se fala em qualidade, podemos conseguir diversas definições, de acordo
com o ângulo que se vê. Para (GARVIN, 1992), podem-se identificar cinco
abordagens principais para definição da qualidade, a transcendente, a baseada
no produto, a baseada no usuário, a baseada na produção, e a baseada no valor,
e cada uma das formas possui seus defensores.
Com a evolução dos tempos os processos ligados às rotinas
de manutenção também sofreram evolução, o termo TPM, por exemplo, é uma
consequência desta evolução.
Atualmente uma grande parcela das indústrias adota o modelo
de manutenção corretiva, este método não é o mais eficiente, os desperdícios são
maiores, retrabalhos, perda de tempo e de esforços humanos, além de prejuízos
financeiros. A partir de uma análise desse problema, passou se a dar ênfase na
manutenção preventiva. Com enfoque nesse tipo de manutenção, foi desenvolvido o
conceito TPM, que inclui programas de manutenção preventiva e
preditiva.
Os conceitos da TPM surgiram nos Estados Unidos e no Japão
por volta de 1950, neste período o sistema adotado era a de ações corretivas,
ou seja, quebra conserta, a partir
da década de 1970 com a busca da maior eficiência de produção fez surgir os
conceitos atuais que abordam as ligações entre produtividade, manutenabilidade
e qualidade.
Alguns fatores foram primordiais para o avanço dos
conceitos de TPM, dentre os mais significativos pode-se destacar:
a) Aumento da concorrência
industrial;
b) Busca constante de melhoria e
qualidade;
c) Produção jus-in-time;
d)
Automação Industrial;
e) Falta de mão de obra para serviços
gerais;
f) Trabalhadores polivalentes.
Os objetivos alcançados com a implantação dos conceitos da
TPM refletem na melhoria estrutural das instalações, ou seja, afetam
diretamente as máquinas, produtos, matérias primas, ferramentas, etc. E em
termos humanos promove o aprimoramento e capacitação técnica dos envolvidos,
que podem aprimorar suas habilidades e atitudes perante a organização, sempre
com o objetivo de que a meta a ser alcançada é o rendimento operacional global.
Para que o processo de TPM tenha sucesso, alguns conceitos
devem ser difundidos entre os colaboradores envolvidos, dentre estes conceitos
pode-se elencar quatro grandes desafios, são eles:
a) Capacitação
dos operadores para execução de manutenção de forma voluntária;
b) Buscar
quadro técnico polivalente;
c) Melhora
na manutenabilidade dos equipamentos;
d) Conduzir
grupo de estudos para sugestões e modificações em equipamentos existentes a fim
de melhorar seu desempenho.
Todos estes conceitos estão ligados intimamente a cultura
organizacional, portanto, devem ser avaliados de forma sistêmica. Organizações
com gestão conservadora baseadas em um sistema de gestão autocrática tem mais
dificuldade em adotar os conceitos e mudanças propostas por esta metodologia.
A TPM vai muito além de uma forma de se fazer manutenção,
é uma filosofia gerencial, atuando na forma organizacional, no comportamento
das pessoas, e na forma com que tratam os problemas diretamente ligados aos
processos produtivos.
Dentro deste contexto o OEE pode ser considerado uma
combinação de operação, manutenção e gerenciamento dos equipamentos e recursos
de manufatura. De acordo com (ERICSSON 1997) dados precisos de performance de equipamento
são essenciais para o sucesso e continuidade das atividades ligadas a TPM. Se a
extensão e as razões para as perdas de produção não forem totalmente
compreendidas, então nenhuma ação relativa a TPM pode ser empregada de forma
satisfatória. As perdas de produção, em conjunto com os custos indiretos e
ocultos, constituem a maior parte do custo de produção total (NAKAJIMA, 1989); (ERICSSON, 1997). O uso de OEE pode
ser visto como uma tentativa de revelar os custos ocultos de produção (NAKAJIMA,
1989).
3 INDICADORES DE EFICIÊNCIA
Segundo (JOHNSON; KAPLAN, 1987), o uso de indicadores para
avaliação da performance e desempenho dos sistemas de produção de uma
indústria, devem ser abordados de forma mais ampla, a utilização de somente
indicadores financeiros não reflete o desempenho real da organização.
O principal argumento para formação desta ideia é que o
rápido avanço tecnológico, inovações realizadas constantemente nas plantas
produtivas, ciclo de vida curto dos produtos e principalmente a inclusão de
despesas de períodos passados ou aquelas que incluem benefícios que serão
concretizados no futuro, tornam necessários a avaliação de outros tipos de
indicadores. Indicadores não financeiros permitem fixar e prever melhor as
metas de rentabilidade de longo prazo da empresa.
Ainda segundo (JOHNSON; KAPLAN, 1987), este cenário
justifica a necessidade de novos métodos de avaliação do desempenho operacional
das organizações que efetivamente apontem a integração e a flexibilidade de
seus recursos. Definindo ainda que o desempenho é gerenciável na medida em que
é mensurado. Sem dados gerenciais, os gestores não obtêm dados e argumentos
para especificar as expectativas de desempenho, e quais os resultados esperados
dos sistemas produtivos.
SLACK destaca
que somente através de uma função de manufatura saudável é possível cumprir as
metas e objetivos estratégicos definidos pela organização. Sendo assim, a
adequada utilização dos ativos fixos das empresas, componentes importantes de
manufatura, devem ser priorizadas (2002).
3.1 Overall equipment effectiveness OEE
O OEE é uma indicador utilizado para medição das melhorias
implementadas pela metodologia TPM. A utilização do indicador OEE, conforme
proposto pela metodologia TPM, permite que as empresas analisem as reais
condições da utilização de seus processos.
Estas análises das condições ocorrem a partir da
identificação das perdas existentes em ambiente fabril, envolvendo-se três
fatores: disponibilidade, performance e qualidade.
A medição da eficácia global dos equipamentos pode ser
aplicada de diferentes formas e objetivos. Segundo (JONSSON; KAPLAN, 1987), o
OEE permite indicar áreas onde devem ser desenvolvidas melhorias bem como pode
ser utilizado como benchmark, permitindo quantificar as melhorias desenvolvidas
nos equipamentos, células ou linhas de produção ao longo do tempo. A análise do
indicador de eficiência de um equipamento em termos gerais dá ao gestor do
processo ferramentas para atuação direta nas causas principais dos problemas,
uma vez que os resultados apontam diretamente para os principais sintomas de má
eficiência operacional, ou seja, disponibilidade, performance e qualidade.
Ainda segundo (JONSSON; KAPLAN, 1987) o OEE de modo
tradicional pode ser extraído a partir da medição de 7 (sete) variáveis
específicas relacionadas as perdas de processo:
I. Quebra ou falhas
II. Setup ou preparação de máquina
III. Perdas
IV. Paradas de produção
V. Velocidade
VI. Peças defeituosas ou refugos
VII. Retrabalho
A partir destas variáveis observadas no processo é possível
obtenção de 3 (três) fatores indispensáveis para obtenção do índice de OEE,
Disponibilidade, Performance e Qualidade.
Quadro 1 - ELEMENTOS DE COMPOSIÇÃO DO INDICADOR DE OEE
Fonte: Elaborado pelo Autor
Valores tradicionais e tangíveis para o indicador de OEE
satisfatório giram em torno de 80% a 85%, segundo (NAKAJIMA, 1989), um OEE de
85% deve ser buscado como meta ideal para os equipamentos. Empresas que
obtiveram OEE superior a 85% possuem uma performance muito satisfatória em
relação a qualidade, e produtividade de seus equipamentos.
3.2 Metodologia de
cálculo de OEE
Para o cálculo efetivo do
indicador de OEE devemos obter 3 (três) índices específicos: Índice de
Disponibilidade; Índice de Desempenho e Índice de Qualidade.
Deste modo o autor elaborou uma série de equações que
demonstram de uma forma clara por meio de exemplos simples, a obtenção dos
indicadores básicos que compõem o OEE.
3.2.1 Índice de Disponibilidade
O índice de disponibilidade define se o equipamento
encontra-se em operação ou não, ou seja, a resposta a pergunta A máquina está funcionando?
Para responder este questionamento e calcular o índice de
disponibilidade devemos avaliar as perdas de gestão, e perdas por paradas
não programadas, onde as perdas relacionadas a gestão podem ser definidas
como todas as paradas relacionadas a falta de operadores, falta de ferramental,
falta de produto, falta de programação, etc., e
perdas por paradas não programadas são aquelas relacionadas a manutenção
corretiva ou preventiva, setup de equipamento, falhas de energia, etc.
Índice de Disponibilidade % = Tempo Real Disponível (TRD)
Tempo disponível para produção (TC)
Equação 1
Fonte: Elaborada pelo Autor
Onde:
Tempo de carga ou TC, refere-se ao tempo
total em que o equipamento é disponibilizado para produzir, descontando-se o
tempo de paradas programadas, como horário de almoço, horários de treinamento,
reuniões, etc.
Exemplo:
Um equipamento opera em um turno de 08h00 diárias, os operadores possuem 1 hora
de almoço, e 1 hora para preparação do equipamento, então o TC para o
equipamento é:
TC = 8 - (1+1) TC = 6h
Equação 2
Fonte: Elaborada pelo Autor
O tempo
real disponível ou TRD, é
definido com o a soma de todas as paradas não programadas durante o tempo real
disponível, subtraindo-se do tempo de carga para o equipamento.
Exemplo:
Um equipamento opera em um turno de 08h00 diárias, os operadores possuem 1 hora
de almoço, e 1 hora para preparação do equipamento, durante a operação diária
foi necessário a intervenção para uma manutenção corretiva que durou cerca de
01h30, então o TRD para o equipamento é:
TRD = TC - 1,5 .'. 6 - 1,5 TRD = 4,5h
Equação 3
Fonte: Elaborada pelo Autor
Baseados
nas informações obtidas com os índices TC e TRD, é possível concluir o
indicador de disponibilidade para o equipamento.
Equação 4
Fonte: Elaborada pelo Autor
Calculando-se
o índice de disponibilidade para os exemplos apresentados, podemos concluir
que:
Disponibilidade % TRD x 100 .'. 4,5 x 100 = 75,0 %
TC 6
Equação 5
Fonte: Elaborada pelo Autor
3.2.2 Índice de Performance
O índice de performance define se o equipamento opera em
velocidade nominal, ou seja, é a resposta a pergunta A máquina está operando em velocidade máxima?
Para entendermos esta questão e obter o índice de
performance devemos avaliar a quantidade de peças reais ou unidades produzidas
[PR], pela razão entre a quantidade
teórica de peças que o equipamento deveria produzir por hora, este dado é
definido como tempo standard [TS] de operação, corrigidas pelo fator de tempo
TRD obtido no cálculo do indicador de disponibilidade.
Este indicador aponta se o equipamento, mesmo com seu tempo
disponível reduzido ainda produz com eficiência nominal.
Deste modo:
Índice de performance % = Peças Produzidas (PR)
Tempo Standart (TS) x TRD
Equação 6
Fonte: Elaborada pelo Autor
Onde:
Peças Produzidas ou PR é a quantidade total de peças que um equipamento
produziu em um determinado período de trabalho, considerando-se todas as
unidades produzidas, incluindo peças defeituosas ou fora de padrão.
Exemplo:
Um equipamento produziu em um turno de 05h00, 850 peças normais, 5 peças
defeituosas, e 3 peças fora do padrão de qualidade, então o valor de PR para o
equipamento é:
PR = 850 + 5 + 3 PR = 858 pçs
Equação 7
Fonte: Elaborada pelo Autor
O tempo Stantard ou TS, é definido pela quantidade teórica
de peças que um determinado equipamento pode produzir, durante um intervalo de
tempo, este dado é obtido pela característica de engenharia do equipamento, e
deve ser levantado junto ao pessoal de engenharia de processos da organização
ou junto ao fabricante do equipamento, em outras palavras, é a velocidade
nominal para o qual o equipamento foi projetado.
Exemplo:
Um determinado equipamento foi adquirido para fabricar peças automotivas uma
velocidade de 200 peças por hora, se o equipamento operar diariamente por um
período de 5 horas, sua capacidade de produção diária é de:
200 x 5 = 1000 peças por dia
TS = 200 pç
h
Equação 8
Fonte: Elaborada pelo Autor
Deste
modo o índice de performance pode ser calculado considerando-se os dados de
peças produzidas PR, tempo standart TS, e o período em que o equipamento
realmente esteve em operação (TRD), assim:
Performance % = PR x 100
TS x TRD
Equação 9
Fonte: Elaborada pelo Autor
Calculando-se
o índice de performance para os exemplos apresentados, podemos afirmar que:
Performance % = PR x 100 .'. 858 x 100 = 95,3%
TS x TRD 200 x 4,5
Equação 10
Fonte: Elaborada pelo Autor
Para (NAKAJIMA, 1989), a diferença entre a performance
teórica e real deve-se às perdas relacionadas às pequenas paradas que não são
apontadas, deste modo os valores relacionados ao índice de disponibilidade são
diretamente afetados.
3.2.3 Índice de Qualidade
A terceira variável para a obtenção do indicador de OEE
está relacionada a qualidade, este indicador é definido pela questão A máquina está produzindo com as
especificações corretas?.
Para compreensão deste questionamento devemos avaliar a
quantidade de peças reais ou unidades produzidas [PR], subtraindo-se da
quantidade de peças fora do padrão ou descartadas, identificadas como peças
refugadas [PREF] e peças retrabalhadas [PRET].
Embora as peças retrabalhadas possam voltar a compor o lote
de produção do equipamento, o tempo gasto para retrabalhar as peças deve ser
avaliado.
Este indicador aponta se o equipamento operando com sua
velocidade nominal produz peças com qualidade.
Assim, avaliando-se as variáveis podemos deduzir a equação
básica para o indicador de qualidade:
Qualidade = Peças Produzidas (PR) - Peças Refugadas (PREF) - Peças Retrabalhadas (RET)
Peças Produzidas (PR)
Equação 11
Fonte: Elaborada pelo Autor
Para um melhor entendimento das variáveis podemos utilizar
o exemplo dado anteriormente quando foi definido o indicador de performance: Um
equipamento produziu em um turno de 05h00, 850 peças normais, 5 peças
defeituosas, e 3 peças fora do padrão de qualidade, então os valores para PREF
e PRET são:
PR = 858
PREF = 5
PRET = 3
Calculando então o indicador:
Qualidade % = PR - PREF - PRET x 100
PR
Equação 12
Fonte: Elaborada pelo Autor
Qualidade % = 858 - 5 - 3 x 100 = 99,06%
858
Equação 13
Fonte: Elaborada pelo Autor
3.2.4 Composição do OEE
O indicador OEE, como já foi citado anteriormente, é
composto de três fatores básicos, disponibilidade, performance e qualidade. De
acordo com (THE PRODUCTIVITY DEVELOPMENT TEAM, OEE for operators; Shopfloor Series; 1999) seu objetivo é
analisar unicamente a eficácia dos equipamentos e não dos operadores.
Considerando esta afirmação, podemos utilizá-lo para
verificar se a máquina continua trabalhando na velocidade e qualidade
especificadas no seu projeto e também para apontar as perdas originadas do
sistema produtivo como um todo.
Então, a equação básica do OEE
pode ser escrita em função dos três fatores únicos:
OEE % = Disponibilidade x Performance x Qualidade
Equação
14
Fonte: Elaborada pelo Autor
Utilizando os resultados obtidos nos exemplos anteriores, o
indicador de OEE calculado tomando como base um equipamento fictício é:
Índice de Disponibilidade = 75 %
Índice de Performance = 93,5 %
Índice de Qualidade = 99,06 %
OEE % = (0,75 x 0,935 x 0,9906) x 100
OEE % = 69,4%
Equação 15
Fonte: Elaborada pelo Autor
Avaliando-se o resultado obtido, baseado em nos exemplos
fictícios aplicados, podemos concluir que o fator principal para a não obtenção
de um indicador de OEE maior do que 85% é o índice de disponibilidade (segundo (NAKAJIMA,
1989) valores acima de 85% são
considerados satisfatórios). Baseado nestas informações o gestor pode atuar
diretamente nas causas que influenciam neste fator, como exemplo, tempo de
manutenção ou preparação do equipamento para operação.
Por esse motivo, a identificação das perdas é a atividade
mais importante no processo de cálculo do OEE. A limitação da empresa em
identificar suas perdas impede que se atue no restabelecimento das condições
originais dos equipamentos, garantindo alcançar a eficácia global, conforme
estabelecido quando o equipamento foi adquirido ou reformado.
4 ESTUDO DE CASO
Durante o período de avaliação da melhor forma de
identificar como este estudo deveria ser conduzido, o autor definiu o método de
estudo de caso, segundo (YIN, 1989) o estudo de caso auxilia na análise das
questões relevantes, também auxilia na obtenção de respostas de como e porque as ações ou situações acontecem no ambiente pesquisado. A
partir deste método foram percebidas as peculiaridades do sistema de produção
da indústria alvo deste estudo, e como elas poderiam ser representadas pelo indicador
OEE, como por exemplo, a padronização da nomenclatura e a forma específica do
calculo do tempo de setup do equipamento. Observou-se que a empresa já utiliza
uma forma de apontamento manual das informações, definida pelos usuários como: diário de máquina, este documento é preenchido
pelos operadores e mantenedores dos equipamentos, ficando a cargo dos mesmos o
correto apontamento das informações na medida em que forem sendo evidenciadas.
O diário de máquina é basicamente um formulário em papel
dividido em segmentos de 5 (cinco) minutos, cada segmento separados por códigos
específicos para cada tipo de ocorrência, o total dos apontamentos por
ocorrência (motivo da parada) representam como o equipamento se comportou ao
longo os três turnos de trabalho. A somatória dos tempos (campos) apontados em
cada posição da matriz de tempos é realizada manualmente por um colaborador,
denominado apontador de qualidade, que dedica toda sua jornada de trabalho para
realização, agrupamento e análise dos dados.
Os conjuntos dos principais motivos descritos no diário de
maquina seguem sequencialmente na
listagem abaixo:
Código 01: manutenção elétrica;
Código 02: manutenção mecânica;
Código 03: troca de filme;
Código 04: troca de produto;
Código 05: troca de formato;
Código 06: troca de resistência/
teflon;
Código 07: troca de fita e/ou
limpeza do datador;
Código 08: testes exportações;
Código 09: regulagens detector de
metais;
Código 10: limpeza geral, calhas e
balanças;
Código 11: baixa pressão de ar;
Código 12: material fora do padrão;
Código 13: regulagem operacional;
Código 14: etiquetagem manual;
Código 15: falta de produto;
Código 16: falta de material;
Código 17: refeição;
Código 18: parada ginástica laboral.
Avaliando sistematicamente o processo adotado pela empresa,
é possível identificar que as informações apontadas direcionam para somente uma
das varáveis necessárias para correta obtenção do indicador de OEE, ou seja, o
modelo adotado aponta para identificação da variável disponibilidade, uma vez que as informações identificam claramente
os motivos relacionados as quebras; setup; perdas.
Para obtenção dos dados de performance e qualidade
para o cálculo completo do OEE, é necessário a inserção de mais algumas
informações no documento definido como diário de máquina, contudo, em
entrevista com os usuários (gestores da organização) o excesso de informações
torna o apontamento ineficiente, a possibilidade de ocorrência de falhas e de
informações incoerentes passariam a ser evidenciadas com maior frequência.
Experiências anteriores vivenciadas pelo autor comprovam que estas
argumentações estão corretas.
Como resultado destas considerações, surgiu a proposta de
criação de uma ferramenta de software e hardware, capaz de interagir com
equipamento, coletando de forma lógica e sistematizada os dados necessários
para o cálculo completo do indicador de OEE.
O processo por si próprio apresenta melhorias como a
eliminação de falhas relacionadas a apontamentos errôneos ou indevidos, por
exemplo: o operador aponta falhas mecânicas ao invés de falhas operacionais, e
vice-versa.
Assim sendo, o sistema foi idealizado seguindo as
premissas/ requisitos abaixo relacionados agrupados em duas categorias.
Requisitos
técnicos:
a) O
sistema deverá ser instalado em uma estação (pc) tipo toten ao lado do
equipamento em chão de fábrica. Com comunicação a rede corporativa da empresa
(rede ethernet);
b) O
sistema deverá possuir uma estação servidora, onde serão instalados o banco de
dados principal, e acessos remotos aos dados de parametrização e monitoração;
c) O
sistema deverá possuir hardware específico para interligação com o equipamento
em chão de fábrica, hardware com no mínimo 3 entradas digitais isoladas em
tensão 24Vcc padrão source ou pnp (lógica positiva); 3 saídas digitais isoladas
por relé SPDT; e 1 entrada analógica com resolução igual ou superior a 12bits e
nível de tensão de 0 a 50 mv;
d) O
sistema será acoplado a uma plataforma de pesagem com capacidade de 10 kg;
e) Lâmpadas
de indicação de status deverão ser integradas ao totem de controle para
sinalização de condições do sistema, verde: condições normais; vermelho:
condição de falha ou alarme; amarelo: condição de atenção;
f)
O sistema deverá possuir um módulo para gestão de
relatórios, globais (desempenho total diário), e desempenho por ordem de
produção. Os
relatórios deverão ser apresentados via tabela de dados e gráficos de barras,
deverão também apontar as paradas por tempo e motivo, de acordo com os códigos
de falhas/paradas parametrizados no sistema;
Requisitos
funcionais:
g) O
sistema deverá ter um módulo de cadastro de usuários com login/senhas
individuais;
h) O
cadastro de usuários deverá agrupar os usuários de acordo com classes de
utilização e acesso ao sistema, ou seja, Usuário: administrador, operador, manutentor,
supervisor, programador, etc;
i)
O iniciar uma ordem de produção o operador seleciona em uma tabela as ordens de produção criadas pelo
departamento de planejamento (PPCP), em uma sequência de prioridades;
j)
O sistema carrega automaticamente os dados do produto a
partir da ordem de produção para parametrização dos dados de eficiência, ou
seja, gramatura, quantidade total, velocidade de produção, ideal, tempo
necessário para produzir a quantidade total do pedido, etc;
k) Após
uma parada que ultrapasse um valor de tempo
morto (parametrizável no sistema) o operador só consegue liberar novamente
o equipamento após a inserção de um código de falha/parada. Caso o motivo de parada
seja operacional o operador com seu login/senha específico tem permissão de
liberação. Caso o motivo de falha/parada seja de manutenção, somente o
manutentor com seu login/senha específico tem permissão de liberação do
equipamento. Em qualquer das situações de parada o usuário supervisor pode liberar o equipamento com login/senha específico;
l)
Após a liberação do equipamento proveniente de alguma
parada o sistema totaliza o tempo de equipamento parado, e o usurário
responsável pela liberação, para posterior analise gráfica do desempenho do
equipamento;
m) O
sistema totaliza individualmente cada ciclo do equipamento, para armazenamento
da quantidade produzida, e gerenciamento da quantidade total da ordem de
produção, ao totalizar a quantidade total de produto descrito na ordem de
produção, o sistema paralisa o equipamento, e calcula os rendimentos da ordem
de produção, bem como os dados de OEE, baseados nos tempos de parada e operação
gerenciados no decorrer da operação;
n) A
qualquer momento durante a operação, os usuários do sistema poderão via acesso
remoto ou local, visualizar o status real da operação, ou seja, poderá ser
visualizado o número da ordem de serviço em produção, a quantidade já
produzida, quantidade a ser produzida, tempo previsto para finalização da
ordem, e dados parciais de eficiência (OEE parcial);
o) Ao
longo do processo de produção, o sistema alerta o operador em intervalos
pré-programados, para que seja realizado o controle
estatístico de pesos, ou seja, o operador por meio de uma balança integrada
ao sistema (interface de hardware analógica) pesa uma quantidade de pacotes
individuais (definidas via parâmetros pré-programados) e o sistema registra os
valores junto ao número da ordem de produção, para garantia de rastreamento e
controles de qualidade, caso a média dos valores pré-programados seja
diferente do padrão adotado, o sistema sinaliza para que o operador tome as
providencias necessárias para correção.
4.1 Estrutura básica
Figura 1 – ESTRUTURA BÁSICA FUNCIONAL
Fonte: Elaborado pelo autor
A estrutura observada na figura 1, ilustra a concepção do
sistema de coleta de dados com os principais itens. Um totem será instalado ao
lado de cada equipamento de empacotar, e proverá a interface com os operadores
e mantenedores. Por ele serão selecionadas as ordens de produção a serem
produzidas, inseridas as informações referentes à qualidade (controle
estatístico de pesos), e também as perdas relacionadas a produção.
Por ele também passam os controles elétricos para interação
com o equipamento, bloqueio e desbloqueio do equipamento, leitura da quantidade
de ciclos executados por minuto, e se o equipamento encontra-se ligado ou
desligado.
O servidor é responsável pelo armazenamento do programa
principal do sistema, bem como o armazenamento em banco de dados dos dados
históricos, referentes às ordens de produção já finalizadas. Também fornecerá
acesso remoto aos usuários que desejam consultar os dados de OEE parciais ou
totais do que estará sendo produzido.
5 CONCLUSÃO
A TPM e os indicadores gerados com o
OEE assumem hoje, um papel de extrema importância para a indústria alvo deste
estudo de caso, sendo o tema amplamente apoiado pela alta direção da
organização, e é vista como um poderoso instrumento para a redução dos custos e
aumento da produtividade.
A utilização de um indicador de
eficiência baseado nos conceitos abordados neste estudo traz uma vantagem
significativa, quando comparado aos métodos tradicionais utilizados atualmente
pela empresa, o OEE aponta para as causas principais dos problemas, ao
contrário do método tradicional, que somente informa o quanto está se perdendo
de uma forma ampla, o OEE direciona o gestor para causa raiz dos problemas, uma
vez que problemas de disponibilidade, performance e qualidade podem ser
avaliados e abordados de forma distinta pelos gestores.
O comprometimento evidenciado nos
gestores das diversas áreas afetadas por este estudo, garantirá o sucesso e a
continuidade deste projeto, fato observado pela solicitação de estudos para a
implementação do processo em outros setores da organização.
Estima-se que, com a correta avaliação
dos dados obtidos com o sistema proposto, os índices de eficiência de operações
possam ser melhorados em cerca de no mínimo 7% inicialmente, que correspondem
em dados atuais a cerca de 10.500 kg de produtos (considerando uma produção
diária de 150.000 kg). Em médio prazo, com implantação do sistema e o
treinamento dos operadores e gestores, os valores podem ser melhorados em cerca
de 30%. Atualmente os índices de disponibilidade medidos na empresa variam de
25% a 30%, baseados no modelo antigo de obtenção dos dados.
Com estes resultados, o processo de
implantação dos conceitos TPM / OEE para o setor alvo deste estudo (área de
empacotamento) já foi aprovado pela alta direção da organização, e está na fase
de elaboração de cronograma e levantamento dos recursos de hardware e software
para inicio dos trabalhos de desenvolvimento.
6 REFERÊNCIAS
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of Production and Materials Engineering, Lund University, Lund, 1997.
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Harvard Business School Press, 1987.
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ao TPM. São Paulo: IMC Internacional Sistemas Educativos, 1989. 110p.
SLACK, N. Vantagens competitivas em
manufatura: atingindo
competitividade nas operações industriais. São Paulo: Atlas, 2002.
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1999.
YIN, R. K.
- Case study research - design and
methods: Sage Publications Inc., USA, 1989.
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LJUNGBERG,
O. Measurement
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& Production Management, Vol. 18 Iss: 5, pp.495 – 507, 1998.
MIRSHAWKA, V. Manutenção preditiva: Caminho para zero defeitos.
São Paulo: Makron Mcgraw-hill, 1991. 318p.
PROENÇA E. T. &
TUBINO D. F. Monitoramento automático e
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SANTOS
A. C. O & SANTOS M. J. Utilização do
indicador de eficácia global de equipamentos (OEE) na gestão de melhoria
contínua do sistema de manufatura – Um estudo de caso. XXVII Encontro
Nacional de Engenharia de Produção, Foz do Iguaçu, PR, 2007.
AUTORES
Eng. Mario Cezar Paiva - Engenheiro Eletricista pela Universidade Norte do Paraná, Pós Graduado em Automação Industrial pela Faculdade SENAI SC. Atua como Gerente de Operações na Dori Alimentos Ltda. e é Diretor Técnico da Engelogic Automação e Controle Industrial Ltda.
engenharia@engelogic.com.br;
mario@dori.com.br
Ederson Luis Amgarten
