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APLICAÇÃO DOS CONCEITOS DE TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS EM UM PROCESSO DE FORJAMENTO DE PONTEIRAS DE EIXO Roberto Reck Bertelli (Suspensys) [email protected] Joanir Luís Kalnin (UCS) [email protected] Carlos Alberto Costa (UCS) [email protected] Sandro Rogério dos Santos (UCS) [email protected] Marcos Alexandre Luciano (UCS) [email protected] Este trabalho foi desenvolvido em uma empresa produtora de suspensões para o setor automotivo. Trata-se da aplicação dos conceitos de Troca Rápida de Ferramentas (TRF) em uma prensa vertical utilizada na operação de forjamento de ponteiras eixo. O método de pesquisa caracteriza-se como qualitativo, procedimento técnico, estudo de caso. São apresentados, além da situação de como era realizada a troca de ferramenta, os riscos que os operadores estavam expostos e as perdas inerentes ao processo durante a realização das atividades do setup. Com base nessas perdas, foi proposta uma série de melhorias nas operações realizadas durante a troca de ferramental. As melhorias foram implementadas, o que contribuiu para redução do tempo consumido na troca de ferramentas, proporcionando a esse recurso produtivo em estudo, a padronização das atividades relacionadas a essa tarefa, além de maior flexibilidade e um aumento nos índices de produtividade. Palavras-chaves: Troca Rápida de Ferramentas, Setup, Melhorias e produtividade. XXX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Maturidade e desafios da Engenharia de Produção: competitividade das empresas, condições de trabalho, meio ambiente. São Carlos, SP, Brasil, 12 a15 de outubro de 2010.

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APLICAÇÃO DOS CONCEITOS DE

TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAS

EM UM PROCESSO DE FORJAMENTO

DE PONTEIRAS DE EIXO

Roberto Reck Bertelli (Suspensys)

[email protected]

Joanir Luís Kalnin (UCS)

[email protected]

Carlos Alberto Costa (UCS)

[email protected]

Sandro Rogério dos Santos (UCS)

[email protected]

Marcos Alexandre Luciano (UCS)

[email protected]

Este trabalho foi desenvolvido em uma empresa produtora de

suspensões para o setor automotivo. Trata-se da aplicação dos

conceitos de Troca Rápida de Ferramentas (TRF) em uma prensa

vertical utilizada na operação de forjamento de ponteiras eixo. O

método de pesquisa caracteriza-se como qualitativo, procedimento

técnico, estudo de caso. São apresentados, além da situação de como

era realizada a troca de ferramenta, os riscos que os operadores

estavam expostos e as perdas inerentes ao processo durante a

realização das atividades do setup. Com base nessas perdas, foi

proposta uma série de melhorias nas operações realizadas durante a

troca de ferramental. As melhorias foram implementadas, o que

contribuiu para redução do tempo consumido na troca de ferramentas,

proporcionando a esse recurso produtivo em estudo, a padronização

das atividades relacionadas a essa tarefa, além de maior flexibilidade

e um aumento nos índices de produtividade.

Palavras-chaves: Troca Rápida de Ferramentas, Setup, Melhorias e

produtividade.

XXX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Maturidade e desafios da Engenharia de Produção: competitividade das empresas, condições de trabalho, meio ambiente.

São Carlos, SP, Brasil, 12 a15 de outubro de 2010.

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1. Introdução

No atual cenário econômico, observa-se que as empresas estão tendo que ser cada vez mais

flexíveis no mercado onde atuam, para conseguir sobreviver às mudanças que ocorrem

constantemente e de maneira muito rápida. Além disso, não é mais novidade a acirrada

competição existente no mercado nacional e internacional entre as indústrias, principalmente

no segmento automotivo. Em paralelo a esse cenário, as empresas estão constantemente

implementando melhorias em seus processos produtivos e nos produtos comercializados, que

estão cada vez mais diversificados, complexos e exigindo preços mais competitivos.

Nesse contexto, a empresa onde esse trabalho foi concebido e aplicado, vem trabalhando para

melhorar gradativamente os seus processos de produção. Entre as metodologias que são

utilizadas, pode-se citar a implantação da TRF (Troca Rápida de Ferramentas). Foi decidido

implanta-la, porque ela possibilita a flexibilização da produção no sentido do atendimento à

flutuação de volume e variedade, a partir da redução do tempo de preparação do recurso

produtivo. Contudo, havia setores produtivos na empresa que ainda efetivaram os conceitos

de TRF.

Esse trabalho teve como objetivo implantar os conceitos de TRF e avaliar as perdas inerentes

ao processo de setup, visando à redução no tempo de troca de ferramentas em uma prensa

vertical e foi desenvolvido ao longo do ano de 2009 em uma CFP (Célula de Forjamento de

Ponteiras).

Além desta parte introdutória o trabalho apresenta mais quatro seções. A segunda seção traz

uma breve revisão bibliográfica sobre o tema Troca Rápida de Ferramentas, que fornece

suporte para o desenvolvimento do tema. A terceira seção apresenta a abordagem

metodológica utilizada e a quarta foca-se no desenvolvimento e na implantação da sistemática

proposta para redução no tempo de troca de ferramentas. Além disso, relata as melhorias

implementadas, os resultados obtidos e a padronização das atividades do setup depois de

efetivadas todas as melhorias sugeridas. Por fim, apresentam-se as principais conclusões

oriundas do desenvolvimento desse estudo.

2. Fundamentação Teórica

2.1 Processo de conformação a quente

O processo de conformação a quente se caracteriza por ser realizado acima da temperatura de

recristalização do material (1200ºC a 1250ºC). Segundo Lima (2007), esse processo é muito

utilizado e um dos fatores que contribuem para seu uso é que exerce menos força de

forjamento, reduzindo o risco de trincas e fissuras originadas durante o processo de

forjamento. Entretanto, tem algumas desvantagens, como a grande perda de material,

acabamento superficial muito ruim e dificuldades de conseguir precisão dimensional.

2.2 Troca Rápida de Ferramentas

A utilização da Troca Rápida de Ferramentas ocorreu pela primeira vez no ano de 1950, em

uma planta industrial japonesa de manufatura de automóveis, como uma proposta de aumentar

sua eficiência. Para isso, foram feitas melhorias que resultaram na redução do tempo de troca

de ferramentas. Com esse trabalho, também foram identificados dois tempos de preparação: o

tempo de preparação interno (onde a máquina deve estar parada para serem executadas as

atividades), e o tempo de preparação externo (onde as atividades são realizadas com a

máquina em pleno funcionamento). O desenvolvimento e aperfeiçoamento desse sistema

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demoraram 19 anos para acontecer e de acordo com Shingo (2000) a TRF é reconhecida como

um método que auxilia na redução do tempo de setup, podendo ser aplicada em qualquer

máquina ou processo de fabricação.

Setup

Moura (1996) define setup como todas as tarefas necessárias, desde o momento em que se

tenha completado a última peça do lote anterior até o momento em que, dentro do coeficiente

normal de produtividade, se tenha feita a primeira peça aprovada dentro das especificações de

projeto do lote posterior.

De acordo com Seidel (2003), o setup pode ser definido como o ato de trocar e ajustar os

ferramentais e dispositivos de uma máquina e/ou equipamento que está produzindo um

determinado modelo de peça e passa a produzir outro modelo de peça.

Tempo de setup

Conforme Slack (2002), o tempo de setup é o tempo decorrido na troca do processo do final

da produção de um lote até a produção da primeira peça boa de outro lote.

Black (1998) define tempo total de setup o tempo desde a saída da última peça boa do setup

anterior até a primeira peça do próximo setup.

Segundo Seidel (2003), tempo de setup é todo o tempo decorrido desde a última peça boa

produzida no lote anterior pela máquina até a primeira peça boa do lote subsequente. Nesse

tempo, estão incluídas todas as regulagens e medições necessárias até que a primeira peça boa

seja produzida.

Na Figura 1, pode-se verificar o Tempo de Setup pelo tempo “A” somado ao tempo “B”. O

tempo "A" representa a troca dos ferramentais e dispositivos, onde a máquina

necessariamente necessita estar parada. O tempo “B” refere-se aos ajustes do processo e

medições feitas.

Figura 1 – Representação gráfica do tempo de setup

Fonte: McIntosh (1998)

Ajustes

Shingo (1996) define ajustes como os procedimentos danosos, que devem ser eliminados da

troca de ferramentas, porque geram desperdícios em montagens, conferências, regulagens,

testes, entre outros.

Para Harmon & Peterson (1991), a troca de ferramentas compõe-se de ajustes em diferentes

ciclos. As regulagens iniciais são seguidas de extensos períodos de processamento

experimental de amostras.

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SMED

No ano de 1969, na planta da Toyota Motor Company, localizada no Japão, a Troca Rápida de

Ferramentas passou a ser denominada por Single Minute Exchange of Die (SMED); ou seja, a

troca de ferramentas realizada em tempo inferior a dez minutos. Consiste em uma sistemática

que engloba uma série de novas técnicas utilizadas para a redução do tempo de setup, sendo

adotado por todas as fábricas da Toyota. Com o passar dos anos, o SMED foi evoluindo e

tornou-se um dos principais elementos do Sistema de Produção Toyota (SHINGO, 2000).

2.3 A metodologia proposta por Shigeo Shingo

A implantação da TRF proposta por Shingo (2000) sugere uma análise cuidadosa da situação

real no chão de fábrica e é composto por três estágios conceituais de melhoria: 1) as

atividades de preparação interna e externa não se distinguem; 2) Separando o setup interno e

externo; 3) Convertendo setup interno em externo; e 4) Racionalizando todos os aspectos da

operação de setup.

O Estágio Preliminar é aquele no qual o setup interno e externo não se distinguem, pois ele

reflete o estado atual do processo de setup. Nesse estágio, várias atividades externas são

realizadas com a máquina parada, isto acarreta em um aumento desnecessário do tempo de

setup.

Shingo (2000) sugere uma série de maneiras para abordar essa questão, como por exemplo, a

cronoanálise da operação, filmagem do setup, análise posterior dos envolvidos para melhoria

imediata do processo e recomenda a participação efetiva dos operadores nessas análises, para

que as melhorias possam ser implantadas imediatamente. Podem-se citar dois exemplos de

atividades que se encontram no estágio preliminar: terminar o lote de produção sem saber

qual a próxima peça a ser produzida; buscar as ferramentas do setup somente após o

encerramento do lote de produção.

No primeiro estágio é proposta a separação dos tempos internos e externos que ocorrem

durante o setup, existindo a possibilidade de redução do tempo de preparação entre 30% e

50%. Shingo (2000) afirma que esse estágio é o mais importante para a implementação da

TRF. Todas as atividades realizadas no setup devem ser analisadas e separadas entre

atividades internas e atividades externas. Exemplos de atividades que fazem com que a

empresa tenha sucesso nesse estágio são: utilização de um checklist de todas as ferramentas a

serem utilizadas na execução da operação de setup; todo o material a ser utilizado no setup

deve estar disponível no local da preparação antes que inicie o setup interno; melhorias no

transporte e armazenagem dos ferramentais.

O segundo estágio envolve a conversão de setup interno em externo. Nesse estágio, deve-se

aprofundar a análise do setup em dois pontos. O primeiro é verificar se não foi negligenciada

nenhuma atividade externa que ainda esteja sendo realizada com a máquina parada; e o

segundo é encontrar meios para transformar as atividades internas em atividades externas.

Para conseguir realizar esse estágio, torna-se fundamental a introdução de soluções

tecnológicas físicas ou de gestão para a conversão dos tempos internos em externos. O

desenvolvimento sólido desse estágio envolve as seguintes ações:

a) Preparação antecipada das condições operacionais, como aquecimento de peças antes de

serem usadas, por exemplo: as matrizes de máquinas de forjamento. Assim, as atividades que

geralmente são executas após a parada da máquina passam a ser realizadas previamente;

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b) Padronização de funções. As operações são divididas nos seus elementos básicos, como

por exemplo: fixação, dimensionamento, centragem, aperto, entre outros. A padronização

eficiente exige a substituição de um menor número de peças possível, reduzindo assim o custo

das modificações;

c) Utilização de dispositivos intermediários, como calços padronizados e guias intermediários

que ajudam a eliminar ajustes.

O terceiro estágio – racionalizando todos os aspectos da operação de setup - é o último estágio

da metodologia SMED proposta por Shingo (2000). Consiste em uma análise detalhada de

qualquer melhoria que possa ser implementada para se reduzir ainda mais os tempos para a

realização, tanto das atividades internas quanto externas durante o setup. Alguns exemplos de

atividades que fazem parte deste estágio são: utilização de ferramentas mais precisas;

implementação de operações em paralelo; uso de fixadores funcionais como os de furo em

pêra; arruela em “U”; rosca fendida; eliminação de ajustes; e a utilização de equipamentos em

paralelo.

3. Abordagem Metodológica

Esta seção apresenta a metodologia de pesquisa que foi utilizada para a obtenção dos

resultados desse trabalho que foi desenvolvido em uma célula de forjamento de ponteiras de

eixo em uma empresa de grande porte produtora de suspensões para o setor automotivo. De

acordo com Yin (1994) e Creswell (2007) a metodologia de pesquisa utilizada foi a da

abordagem qualitativa, procedimento técnico, estudo de caso.

Os dados e informações relevantes para a pesquisa foram levantados ao longo de ano de 2009

através de entrevistas semi-estruturadas e questionários com perguntas abertas e fechadas

aplicados à gerentes e técnicos que trabalhavam no chão de fábrica da empresa em questão,

localizada na cidade de Caxias do Sul-RS. O trabalho foi realizado com a participação ativa

de um estudante de Engenharia de Produção, um gerente de processo e supervisionado por um

professor do Núcleo de Pesquisa em Projeto e Fabricação em Engenharia da Universidade de

Caxias do sul

Uma vez obtidos os resultados, os mesmos foram analisados e comparados com estudos de

casos análogos, considerando a bibliografia existente sobre TRF para então propor uma

sistemática de implantação desta ferramenta na empresa.

Desta forma, o presente trabalho teve como ponto de partida a seguinte questão: Como

diminuir as perdas inerentes ao processo de setup, visando à redução no tempo de troca de

ferramentas em uma prensa vertical.

4. Implantação da metodologia TRF na empresa

A sequência das etapas propostas para realização do trabalho foi idealizada com base nas

metodologias encontradas nas literaturas pertinentes ao tema.

Portanto, os fatores determinantes que ajudaram na tomada de decisão da metodologia a ser

aplicada neste trabalho foram dois: o primeiro é o contexto onde o equipamento em estudo

está inserido, e o segundo é a necessidade da empresa em ter uma padronização da troca de

ferramentas nesse equipamento.

Evidenciando-se a falta de procedimentos, padronização e sincronismo entre as tarefas a

serem executadas durante a realização do setup nesse processo e tendo como base referencial

a literatura apresentada, chega-se a um procedimento de trabalho, dividido em sete fases

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distintas que visam à aplicação das técnicas de TRF, com objetivo de trazer um resultado

satisfatório para a organização.

Como ponto inicial tem-se a filmagem do setup, cronoanálise, passando pela padronização

dos procedimentos, verificação dos resultados e finalizando com a sistematização dos

procedimentos implantados. As sete fases implementadas estão descritas na próxima seção.

4.1 Fase I – Filmagem do setup

Antes de realizar a filmagem do setup da prensa os operadores que operacionalizam a célula

de forjamento de ponteiras foram reunidos em uma sala para esclarecimento do trabalho que

seria realizado. Foi explicado que o foco do trabalho era melhorar as condições atuais da troca

de ferramentas reduzindo o tempo atual de setup.

Nesse momento, foram elucidadas todas as dúvidas e questionamentos relativos ao trabalho a

ser desenvolvido, bem como a explicação das sete fases envolvidas na metodologia que seria

adotada para a realização do trabalho.

A filmagem do setup ocorreu normalmente. Participaram desse processo, os três operadores

responsáveis na operação da prensa. Não houve imprevistos, por exemplo, a falta de um

operador da máquina no dia da filmagem e/ou a demora excessiva da empilhadeira a gás

utilizada na troca das matrizes. O processo de setup da prensa foi filmado uma única vez, mas

para comprovação do tempo total gasto em cada atividade, foram cronometrados mais cinco

setups. Após cronometrados os tempos de cada atividade, calculou-se uma média aritmética e

comparou-se com os tempos obtidos na filmagem para comprovar a veracidade do tempo

medido.

O objetivo dessa filmagem foi identificar o tempo total de cada atividade realizada na troca de

ferramentas. Na Figura 2, pode-se observar o operador fixando a ferramenta na base da

máquina. Esse processo é realizado manualmente: primeiro o operador insere o parafuso e, em

seguida, este é fixado com o auxílio de uma chave estrela de 36 mm.

Figura 2 – Operador fixando a matriz na base da máquina

4.2 Fase II – Separar atividades internas e externas

Depois de realizada a filmagem, os operadores que realizaram o setup foram convidados a

participar da cronoanálise desse setup, ou seja, a separação das atividades do setup. Antes de

separá-las em setup interno e setup externo, todas as atividades realizadas na troca de

ferramentas foram compiladas e transferidas para uma tabela. Além disso, elas foram

separadas e registradas utilizando-se a seguinte classificação: T, R, P, Q e O, que significam:

a) Troca (T) – o uso dessa letra está associado aos elementos de retirar e colocar ferramenta.

Pode-se citar, como exemplo, a troca de matrizes;

b) Regulagem (R) – quando as ações estão associadas a ajustes nas máquinas e nas

ferramentas, por exemplo, a centralização da matriz de forjamento na base da prensa;

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c) Procura (P) – refere-se às ações de localização de qualquer material utilizado na troca de

ferramentas. A procura de chaves para soltar a ferramenta é um exemplo dessa atividade;

d) Qualidade (Q) – quando as ações são referentes ao processo de medição, por exemplo, a

medição do comprimento da ponteira com uma máscara;

e) Outros (O) – será utilizado sempre que as ações não se enquadrarem em nenhum dos itens

citados anteriormente. Movimentação de matrizes é um exemplo dessa atividade.

As atividades foram divididas e classificadas conforme o tipo de parada, ou seja, cada

atividade com uma nomenclatura diferente. Um exemplo disso é a operação de baixar o

martelo da prensa, que foi classificada como regulagem simbolizada pela letra R. Essa

estratificação de tempos e atividades se faz necessária, pois facilita a visualização das

operações críticas da troca de ferramentas, ou melhor, atividades onde há oportunidade de

melhoria na situação atual ou podem até ser eliminadas.

Através desse procedimento, visualizou-se um dado importante. Cinquenta minutos foram

gastos com atividades relacionadas a outros (O), que, em percentual, corresponde a 51,72%

do tempo total gasto na troca de ferramentas.

Cabe salientar que, desse tempo, foram gastos trinta e sete minutos para aquecer a ferramenta.

Essa operação poderia ser realizada antes do setup, ou seja, o aquecimento da matriz seria

uma atividade externa do setup se a empresa possuísse um sistema de aquecimento da matriz

antes de realizar a troca de ferramentas.

Outra informação importante que pôde ser observada é que os operadores desperdiçavam um

tempo precioso procurando chaves e a empilhadeira utilizada para fazer o setup. O tempo total

gasto com procura foi de nove minutos. Sendo que desse tempo, oito minutos estão

relacionados com a espera da empilhadeira utilizada na troca das matrizes. Os operadores

relataram que o tempo de espera da empilhadeira a gás, às vezes, é superior aos oito minutos

medidos. Em alguns casos, eles ficavam até quinze minutos esperando a empilhadeira para

realizar o setup.

O tempo total consumido com a troca de componentes e ferramentas foi de vinte e sete

minutos. Desse tempo, há algumas operações que podem ser otimizadas como, por exemplo,

as atividades de soltar e fixar os parafusos, que era realizada somente com uma chave e um

operador. A sugestão seria comprar mais uma chave para que outro operador possa ajudar,

reduzindo, então, esse tempo. Percebeu-se que a troca da ferramenta poderia ser realizada em

um tempo menor se fosse desenvolvida uma mesa específica para troca de ferramenta, fixada

na base inferior da prensa, com o objetivo de eliminar a empilhadeira a gás, utilizando

somente a paletera elétrica, que estava disponível, exclusivamente, para a célula de

forjamento.

Com a finalização dessa etapa do trabalho, uma informação ficou bem clara: o setup externo

não existia. Todas as atividades eram realizadas com o recurso produtivo parado, ou seja, os

operadores começavam o setup somente após a parada da máquina.

Na Figura 3, pode-se observar o tempo total gasto em cada uma das atividades de troca,

procura, qualidade, regulagem e outros. O que ficou evidente é que o tempo gasto com outros

e com troca deveriam ser reduzidos significativamente por meio de melhorias, primeiramente

sugeridas e posteriormente implementadas. Outro fator importante para se ter uma troca de

ferramenta eficiente é eliminar toda e qualquer situação relacionada com a procura, seja, ela

relacionada a peças, chaves, ferramentas e/ou empilhadeira.

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Figura 3 – Tempo total gasto em cada atividade

4.3 Fase III – Converter elementos internos em externos

Conforme evidenciado na Fase II, todas as atividades realizadas durante o setup antes da

implantação dessa metodologia eram atividades internas, ou seja, atividades realizadas com

recurso produtivo parado.

Diante disso, foi feita uma análise criteriosa de cada atividade, focando-se naquelas cujo

tempo foi muito alto e/ou que a otimização dessa atividade não fosse representar um alto

investimento financeiro. As melhorias que foram propostas estão elencadas a seguir:

a) Separar e identificar as ferramentas utilizadas na Célula de Forjamento de Ponteiras;

b) Disponibilizar uma área com talha para a limpeza e revisão das matrizes de forjamento. É

importante salientar que não foi necessária a compra da talha, pois a empresa já possuía;

c) Confeccionar uma bancada com morça e gavetas, para armazenar chaves e fazer a limpeza

das ferramentas de forja;

d) Confeccionar um armário para guardar extratores, pistões pneumático, o 1º e o 2º estágio

utilizados nas matrizes de forja;

e) Implementar o uso de um sistema de aquecimento com resistência elétrica usado para

aquecer as matrizes de forjamento antes do setup;

f) Fazer um sistema autocentrante, para facilitar o posicionamento das ferramentas sem o

uso da trena;

Todas essas melhorias propostas foram documentadas em um plano de ação. A

implementação dessas melhorias foi realizada após aprovação dos gestores da Célula de

Forjamento de Ponteiras.

4.4 Fase IV – Efetivar as melhorias propostas

Antes da implementação das melhorias propostas, foi realizado um comparativo de tempos da

troca de ferramentas com a situação do setup antes de efetivá-las e foi projetado quanto tempo

seria reduzido da troca de ferramentas após a implementação delas. Pôde-se observar que o

tempo total gasto na troca de ferramentas tenderia a ser reduzido significativamente, de uma

hora e trinta e sete minutos para vinte e sete minutos aproximadamente.

A primeira melhoria implementada foi à separação e identificação das matrizes utilizadas na

célula de forjamento. Com o objetivo de proteger a folha de identificação, elas foram

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inseridas dentro de protetores plásticos que a empresa já possuía para outros fins. A

identificação dos alojamentos das matrizes torna-se necessário para eliminar o tempo gasto

com a procura das mesmas. Antes da identificação, os operadores precisavam abrir quantos

alojamentos fossem necessários para encontrar a ferramenta de que necessitavam para o setup.

A segunda melhoria implementada na célula foi a definição de uma área para colocar e revisar

as ferramentas após o setup. Nessa área, foi contemplada uma talha com capacidade de 1

tonelada, uma bancada contendo gavetas que serão utilizadas para armazenar chaves e uma

morça para uma eventual necessidade de soltar algum parafuso do aço móvel, por exemplo.

Percebeu-se que, após a implementação dessa melhoria, houve uma evolução nas condições

de armazenamento das ferramentas, além dos operadores passarem a trabalhar em uma

posição ergonomicamente correta. A estrutura montada proporcionou aos operadores fazerem

uma revisão mais detalhada nas matrizes e, às vezes, pequenos ajustes. Contudo, quando os

operadores não conseguem realizar determinada manutenção, o Preset é então acionado para

dar apoio técnico. Antes dessa melhoria, os operadores faziam uma limpeza superficial nas

ferramentas e, na maioria das vezes, nem as revisavam, apenas alocavam-nas em seus

alojamentos. Devido a esse comportamento, seguidamente aconteciam anomalias no setup: as

ferramentas eram colocadas na máquina e apresentavam problemas como, por exemplo,

parafusos quebrados, os estágios soltos, entre outros, prejudicando o tempo da troca de

ferramenta.

Pode-se observar, na Figura 4, o operador abrindo a matriz com a talha que foi instalada. A

bancada foi desenvolvida e dimensionada na altura que o operador ficasse em uma posição

confortável para fazer a limpeza e revisão das matrizes. A escolha da área foi estratégica, pois

está localizada entre as duas prensas utilizadas para forjar ponteiras, facilitando o fluxo e

reduzindo o deslocamento das matrizes de forjamento depois de realizado o setup em ambas

as prensas.

Figura 4 – Área utilizada para verificação de ferramentas

A terceira melhoria implementada foi à retirada da barra de aço localizada no chão do

alojamento das matrizes. O corte da barra de aço na base das colunas foi feito com uma

esmerilhadeira elétrica. Posteriormente, em cada uma das colunas, foram soldadas uma chapa

com espessura de meia polegada, contendo um furo central de três oitavos.

Os ganhos proporcionados com essa melhoria foram imediatos: o primeiro é eliminar perdas

de tempo na movimentação de ferramentas; o segundo é evitar o risco de acidente de trabalho

e, por fim, evitar que sejam danificadas as matrizes caso venha a cair alguma ferramenta no

chão.

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A quarta melhoria efetivada foi à confecção de um armário para armazenar extratores, os

primeiros e segundos estágios, pistões pneumáticos e chaves utilizadas no setup. O

investimento gasto com essa melhoria foi próximo a R$ 300,00.

O armário irá facilitar a localização dos componentes que são usados no setup, por exemplo,

os extratores, estágios e chaves. O objetivo dessa melhoria é eliminar o tempo gasto com a

procura desses componentes usados na troca de ferramentas.

Outro fator importante que essa melhoria ajuda evitar é a troca de estágios e extratores. Já

ocorreram problemas de qualidade no processo de forjamento de ponteiras, simplesmente

porque o operador utilizou um estágio errado, ou seja, o estágio de uma matriz foi confundido

com o estágio de uma outra matriz.

A quinta melhoria implementada nesse processo foi o desenvolvimento e a instalação de um

sistema de aquecimento para as ferramentas, antes de iniciar o setup. Sabe-se que o processo

utilizado pela empresa, antes da implantação da TRF, para o aquecimento das matrizes, além

de ser lento, não garantia um aquecimento uniforme do aço matriz. Portanto, para minimizar

esse problema, foi implementado um sistema de aquecimento das matrizes de forja antes de

iniciar a troca de ferramentas.

O resultado obtido após implementação desse sistema foi imediato. Ele reduziu drasticamente

o indicador que mede o tempo de setup da prensa. Conforme dito anteriormente, o tempo

consumido com essa tarefa era muito alto, trinta e sete minutos, o qual foi eliminado. Outro

fator importante de ressaltar é que o aquecimento, utilizando a resistência, proporciona uma

propagação do calor uniforme no aço da ferramenta, evitando o desgaste precoce do aço

matriz e até rupturas desse aço.

O seu funcionamento é simples e prático: primeiramente, o operador insere a

resistência dentro do aço matriz na base inferior da ferramenta de forjar; em seguida, o

sistema é ligado e a temperatura é regulada em aproximadamente 220ºC. Por fim, é inserido

um sensor em furo de seis milímetros dentro do bloco da base inferior da matriz, o qual será

responsável para informar quando a temperatura chegou ao limite programado no sistema.

Geralmente, o processo de aquecimento demora em média 120 minutos. Essa melhoria pode

ser visualizada na Figura 5. Esse sistema foi adaptado na mesma área onde as ferramentas são

limpas e revisadas.

Figura 5 – Sistema de aquecimento das matrizes de forja.

Diante da dificuldade que os operadores tinham em centralizar a matriz na base inferior da

prensa, foi proposta a sexta melhoria nesse processo. Adaptou-se um sistema autocentrante,

que proporcionou um posicionamento da matriz na base da prensa para, posteriormente,

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inserir os parafusos de fixação nas ranhuras da matriz de forjamento e base da máquina,

facilitando a inserção do extrator na base inferior da ferramenta.

Primeiramente, foi medida a base de todas as ferramentas utilizadas na prensa, onde se

concluiu que não havia padronização de comprimento e largura. O segundo passo foi

selecionar a maior matriz utilizada nessa máquina, para, então, desenvolver algo que

atendesse à sua geometria de largura e comprimento. Em seguida, todas as ferramentas foram

padronizadas pelas dimensões de largura e comprimento da maior matriz de forjamento. Para

padronização do restante das matrizes, foram utilizados calços, que, posteriormente, foram

soldados nas laterais das matrizes.

4.5 Fase V – Verificação dos resultados alcançados

Os resultados obtidos com a implantação da metodologia proposta de TRF de redução no

tempo de setup e padronização das atividades realizadas durante a troca de ferramentas estão

apresentados na Figura 6.

Figura 6 – Tempo de setup após implementação das melhorias na prensa

Observa-se, que o tempo de setup da prensa, entre os meses de janeiro a julho, oscilou entre

78 a 115 minutos. Porém, após o mês de agosto, os tempos entraram em redução constante.

Isso devido às melhorias que começaram a ser implementadas nesse recurso produtivo.

Percebe-se, ao analisar o tempo de setup do mês de novembro, quando foi finalizada a

implementação de todas as melhorias sugeridas neste trabalho, que o tempo gasto com a troca

de ferramentas reduziu mais de 50% comparado com a média dos primeiros sete meses do ano

de 2009, atingindo um tempo médio de 41,3 minutos. Cabe salientar que esse tempo tende a

ser reduzido, à medida que os operadores irão especializando-se com o sistema atual da troca

de ferramentas, pois já se observou uma troca de ferramentas em 39 minutos.

4.6 Fase VI – Padronização dos procedimentos

Conforme descrito anteriormente, os resultados obtidos após implantação das melhorias são

satisfatórios. Por esse motivo, há necessidade da padronização das atividades realizadas na

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troca de ferramentas da prensa onde o trabalho foi realizado. Isso se torna necessário para que

todos os turnos de trabalho ou outros funcionários da empresa que possam futuramente vir a

trabalhar nessa célula de trabalho, executem o setup da mesma forma, ou seja, as atividades

serão realizadas de acordo com a instrução de setup e com o roteiro simplificado que foram

desenvolvidos com o objetivo de formalizar e padronizar todas as atividades necessárias ao

setup desse recurso produtivo.

A instrução de setup e o roteiro simplificado foram apresentados em forma de documentos.

Nesses, estão descritos, passo a passo, todas as operações que devem ser executadas antes,

durante e após a troca de ferramentas. Além disso, as atividades realizadas no setup estão

separadas em atividades internas, atividades externas e há, também, uma definição de

atividade para cada operador, ou melhor, as atividades foram separadas para serem realizadas

por três operadores diferentes, o que facilitará e direcionará a execução das operações com

mais agilidade e rapidez.

Cabe salientar que a instrução de setup da prensa ficará disponível para consulta na bancada

de trabalho localizada ao lado desse recurso produtivo, e o roteiro simplificado será fixado na

máquina. Esse material auxiliará os operadores na realização da troca de ferramentas.

4.7 Fase VII – Sistematização dos procedimentos propostos

Sistematizar os padrões de realização do setup conforme o Sistema de Gestão da Qualidade

torna-se necessário para cumprir a norma ISO TS 16949, a qual a empresa possui a

certificação. Essa norma é um pré-requisito para fornecer peças e componentes para as

montadoras de caminhões, que são, atualmente, os principais clientes da organização em

questão.

Nesse momento, foi realizado um treinamento com todos os operadores no novo método de

setup. Esse treinamento foi registrado e disponibilizado ao setor de recursos humanos da

empresa para ser arquivado junto ao banco de dados de cada funcionário que recebeu o

treinamento.

A instrução de setup e o roteiro simplificado foram validados e sistematizados no Sistema

Integrado de Gestão da empresa participante desse trabalho. Essas documentações foram

validadas pelos operadores, técnicos de manufatura, coordenador de produção e pela

engenharia de processos, que, após aprovação, foram sistematizadas.

5. Considerações Finais

Percebe-se a importância que as melhorias representam dentro do contexto produtivo das

organizações, principalmente quando essas melhorias ajudam na flexibilização e no aumento

da capacidade produtiva dos equipamentos essenciais das empresas. Essa visão serviu de

alicerce para realização desse trabalho, em uma prensa vertical utilizada na célula de

forjamento de ponteiras de eixo da empresa estudada. Nesse processo, foram avaliadas as

perdas inerentes à troca de ferramentas, propostas as melhorias necessárias através da

aplicação dos conceitos de Troca Rápida de Ferramentas com base na literatura especializada.

Sabendo que o objetivo desse trabalho foi aplicar as técnicas de Troca Rápida de Ferramentas

em uma célula de forjamento de ponteiras de eixo, pode-se dizer que o objetivo foi atingido

com êxito. Antes da aplicação das melhorias propostas, todas as operações realizadas durante

a troca de ferramentas eram atividades internas, ou seja, não era realizada nenhuma atividade

antes da máquina parar de trabalhar. Após a aplicação das melhorias, conseguiu-se transferir

algumas atividades para serem executadas externamente e algumas foram até eliminadas.

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A aplicação das técnicas de TRF gerou melhorias quantitativas e qualitativas. Reduziu-se o

tempo destinado a trocar as ferramentas drasticamente, pois o tempo antes das melhorias era

de noventa minutos aproximadamente. Depois de implementadas as melhorias, esse tempo foi

reduzido em 54,4%, atingindo quarenta e um minutos. Outro elemento interessante do

trabalho foi a padronização e a separação das atividades a serem realizadas antes, durante e

após o setup. Isso é importante porque modela a um procedimento padrão a ser seguido pelos

operadores durante a realização das operações da troca de ferramentas, anteriormente

realizada sem nenhum controle e o mínimo de organização.

Analisando os resultados obtidos após implantação da metodologia proposta, percebe-se que o

trabalho permitiu uma redução mensal no custo da operação de troca de ferramentas na prensa

na ordem de R$1.376,80, que, após três meses, paga-se os investimentos realizados nas

melhorias implementadas de R$ 3.475,14.

Sabe-se que a melhoria contínua é um processo infinito, e que o objetivo da TRF é chegar a

um tempo SMED inferior a dez minutos, tempo menor que dois dígitos. Por isso, esse trabalho

ajudou a minimizar as perdas na troca de ferramentas do recurso produtivo em estudo. Isso

não significa que o tempo não possa ser reduzido ainda mais ou que não há melhorias a serem

realizadas.

Finalmente, ressalta-se que o trabalho atingiu os objetivos propostos inicialmente. A prova do

êxito desse trabalho é que a metodologia proposta no recurso produtivo em estudo também

poderá ser estendida para mais equipamentos similares utilizados na empresa.

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