o balanceamento de uma linha de montagem seguindo...

O BALANCEAMENTO DE UMA LINHA

DE MONTAGEM SEGUINDO A

ABORDAGEM LEAN MANUFACTURING

Rodrigo Martinez Gori (UFSCar)

[email protected]

A busca pela eficiência dos recursos produtivos e dos menores custos

de produção são preocupações constantes na maioria das empresas

atuantes em mercados altamente competitivos. O balanceamento de

linha de montagem utilizando a metodologia do lean maufacturing

visa aumentar a produtividade e eliminar desperdícios, possibilitando

melhoria do desempenho e da competitividade organizacional. O

presente artigo compõe-se de uma pesquisa-ação envolvendo estudos

literários e a aplicação de uma metodologia de balanceamento de uma

linha de montagem utilizando a abordagem lean manufacturing em

uma indústria de autopeças. Esse estudo demonstra a importância da

análise da situação atual da linha evidenciando os desperdícios e

oportunidades de melhoria além da necessidade em atender o takt time

do cliente. Os resultados deste estudo permitem a visualização do

impacto do balanceamento como forma de mostrar a importância do

balanceamento e a redução dos desperdícios.

Palavras-chaves: Balanceamento, lean manufacturing, linha de

montagem, takt time, produtividade

XXXII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Desenvolvimento Sustentável e Responsabilidade Social: As Contribuições da Engenharia de Produção

Bento Gonçalves, RS, Brasil, 15 a 18 de outubro de 2012.



2

1. Introdução

Para conquistar êxito no mercado altamente competitivo, as empresas necessitam

produzir com a maior eficiência possível. O controle dos custos operacionais das atividades

produtivas é condição essencial para que uma empresa possa competir em condições de

igualdade com seus concorrentes (SOARES, 2007).

O surgimento da Produção Enxuta (Lean Manufacturing) provocou uma nova forma

de administrar a produção baseada na redução dos desperdícios, que como conseqüência gera

redução dos custos de produção e maior margem de lucro para as empresas (ESPOSTO,

2008).

O balanceamento de linha de montagem busca, em uma empresa, reduzir as despesas

operacionais relacionadas diretamente à produção, pois nivela os diferentes postos de trabalho

encontrando uma configuração que proporcione um fluxo contínuo e que diminua as

ociosidades tanto de pessoas como de equipamentos.

Tendo com base essas premissas, o trabalho visa aplicar um roteiro para o

balanceamento de uma linha de montagem em uma indústria de autopeças utilizando a

abordagem e os preceitos do lean manufacturing.

Dessa forma justifica-se o estudo do balanceamento em uma linha de montagem, com

a finalidade de reduzir as perdas, aumentar a produtividade e a confiabilidade,

proporcionando flexibilidade e capacidade em atender a demanda de forma rápida e eficiente.

2. O balanceamento de linha de montagem

No Lean Manufacturing é importante o controle do processo para a redução do

desperdício. O balanceamento de linha é considerado uma grande ferramenta de redução de

desperdício, principalmente pela redução do tempo ocioso dos operadores (ABDULLAH,

2003).

O balanceamento de linha de produção visa restabelecer o fluxo contínuo, eliminando

permanentemente os desperdícios que interrompem o fluxo e impede altos índices de

produtividade como tempo de espera em processo.

Balancear uma de linha de montagem é o processo por meio do qual a carga de

trabalho é dividida entre os operadores em uma linha de produção de modo a atender o tempo

takt time. (TAPPING et al., 2002).

Uma linha balanceada significa que cada estação de trabalho produz de forma

sincronizada e na quantidade adequada, gerando um fluxo constante e sem interrupções em

todas as estações da linha (ABDULLAH, 2003).

Quando se trata de balanceamento baseado no Lean Manufacturing, Sahoo et al.

(2008), Álvarez et al. (2008) e Tapping et al. (2002) determinam o mapeamento da linha de

produção como primeiro passo para balancear a linha, determinando o tempo de ciclo, o

tempo de paradas, estoque em processo e movimentação de materiais. Esse mapeamento

ajuda a visualizar o estado atual da linha e serve como um guia para determinar o estado

futuro.



3

2.1. O estudo dos tempos

Para Mortimer (2006) e Rother e Harris (2002), uma etapa crucial para determinar o

balanceamento é a análise do tempo das atividades dos operadores. Com esta análise é

possível determinar a variação das atividades dos operadores que gera por conseqüência uma

variação no fluxo de produção.

Ao analisar os elementos de trabalho, é possível obter o tempo de ciclo de cada

processo dentro da montagem. Para Tapping et al. (2002), o tempo de ciclo é o tempo do

início de uma operação até a operação estar completada, ou seja, é o tempo de processamento

de um produto como é mostrado pela equação 1. O tempo de produção efetivo por turno é ao

tempo do início ao final do turno desconsiderando as pausas programadas como pausa para

ginástica laboral e almoço.

TC = [tempo de prod. efetivo por turno / prod. por posto de trabalho por turno] (1)

O tempo de ciclo da operação mais lenta é igual à taxa de peças que é produzida pela

linha, ou seja, a operação com maior tempo de ciclo da linha afeta diretamente a

produtividade (MORTIMER, 2006).

Para realizar o balanceamento da linha é necessário conhecer o takt time da linha. Para

Tapping et al. (2002), o takt time é o ritmo da demanda, ou seja, é a taxa com a qual a

empresa precisa produzir um produto para atender a demanda do cliente. O takt time é

calculado de acordo com a equação 2:

Takt time = [tempo de produção efetivo por turno / demanda do cliente por turno] (2)

É muito importante relacionar o tempo de ciclo e o takt time. Para Roter e Harris

(2002), se o tempo de ciclo for muito menor que o takt time, aumentam-se as chances de

ocorrer excesso de produção, pois a linha está balanceada para produzir mais itens que o

necessário para atender a demanda. A partir do momento que todos os tempos são

conhecidos, o próximo passo é analisar as atividades que interrompem o fluxo e são

classificadas como desperdício (ROTHER & HARRIS, 2002).

2.2. Visualização da situação atual e dos desperdícios

O primeiro passo para implementar melhorias baseadas nos princípios lean é a

identificação das atividades que agregam e aquelas que não agregam valor na manufatura de

um produto (SAHOO et al., 2008). Para isto é importante mapear o fluxo de valor da situação

atual da linha. Nessa etapa, deve-se desenhar o estado atual, identificando os desperdícios

com o objetivo de buscar a redução ou eliminação dos mesmos.

Hines e Taylor (2000) afirmam que existem três tipos de atividades dentro da

organização:

Atividades que agregam valor: atividades que transformam e tornam o produto mais

valioso.

Atividades que não agregam valor: atividades desnecessárias, desperdícios que devem

ser eliminados o quanto antes.

Atividades necessárias, mas que não agregam valor: atividades que não agregam valor

ao produto, mas que são necessárias.

Para Mortimer (2006) e Menegon et al. (2003) ao realizar balanceamento das

operações, é necessário eliminar desperdícios como movimentação e demais desperdícios e



4

com isso criar um fluxo continuo. O balanceamento das linhas possibilita a sincronização do

fluxo de trabalho e contribui para a eliminação da espera, movimentação e transporte.

A melhor maneira para realizar a análise de atividades que agregam e as que não

agregam valor é por meio do gráfico de balanceamento do operador.

2.3. Gráfico de balanceamento de operadores

O gráfico de balanceamento de operador (GBO) também é conhecido como Yamazumi

board. É usado para determinar quais as tarefas que cada operador deve realizar em seu posto

de trabalho. As atividades são divididas em operações que agregam valor e operações que não

agregam valor ao produto. A linha do takt time está presente como referência para a

distribuição de tarefas e balanceamento (GOMES et al., 2008).

Para construir o GBO, o primeiro passo é cronometrar cada elemento de trabalho

separadamente de toda a seqüência de trabalho executada pelo operador. A figura 1 apresenta

um exemplo de GBO, no qual é possível verificar a linha do takt time, os tempos de ciclo

abaixo do takt (operador A,B, C e D), a o tempo de ciclo acima do takt (operador E),

demonstrando ser uma ferramenta visual para verificação e análise de desperdícios.

Figura 1: Gráfico de balanceamento dos operadores (GBO)

Fonte: Tapping et al.(2002)

Após ser feito o mapeamento e a análise do “estado atual”, é necessário iniciar o

kaizen de todas as atividades que não agregam valor na linha de produção, para em seguida

redistribuir o trabalho. Quando se desenhar o “estado futuro” da linha, devem-se levar em

conta as melhorias propostas durante a fase do kaizen (ROTHER e HARRIS, 2002).

2.4. Distribuição do trabalho

O primeiro passo para a distribuição do trabalho após serem eliminados os

desperdícios é a determinação do número de operadores. Para realizar o balanceamento de

uma linha deve-se determinar o número de operadores necessários dividindo o conteúdo total

de trabalho pelo takt time, como visto na equação 3. O conteúdo total do trabalho é a soma

dos tempos de ciclo (ROTHER & HARRIS, 2002).



5

Número de operadores = [Conteúdo de trabalho / takt time ] (3)

Caso o decimal do número de trabalhadores for menor ou igual a 0.5 (por exemplo

3,36), o pensamento lean sugere que esta parte decimal seja distribuída para os demais

trabalhadores, por meio de uma melhoria de processo. (TAPPING et al, 2002). Após a

determinação da quantidade de operadores, é importante definir e padronizar quais as

atividades a serem executadas por cada operador.

2.5. Padronização dos métodos

Para um fluxo consistente e constante, a linha precisa produzir dentro do takt time e

com um tempo de ciclo constante. O trabalho padronizado é um procedimento que estabelece

métodos e seqüência para cada processo e é considerado a base para conseguir alta

produtividade, qualidade e segurança. (TAPPING et al., 2002)

Um dos princípios da eliminação do desperdício é o trabalho padronizado, que garante

que cada operação seja executada da melhor maneira possível. Com a padronização, não

importa quem esteja fazendo o trabalho, ele deve sempre ser executado da mesma maneira. O

trabalho padronizado, juntamente com a minimização do estoque em processo e a eliminação

dos desperdícios garantem que o balanceamento de uma linha seja atingido de forma eficiente

(ABDULLAH, 2003)

3. Metodologia

O trabalho em questão será conduzido por uma pesquisa é do tipo aplicada, no qual

tem como objetivo gerar conhecimento para aplicação prática, dirigidos à solução de um

problema do mundo real.

Do ponto de vista dos procedimentos técnicos, a pesquisa é classificada como

pesquisa-ação, pois é realizada em associação com a resolução de um problema, no qual o

pesquisador interfere no objeto de estudo de forma cooperativa com os participantes da ação,

buscando resolver um problema (TURRIONI, 2010).

A metodologia de pesquisa-ação visa coletar informações acerca do problema,

alimentar a pesquisa com os conhecimentos teóricos precedentes a prática e descrever os

processos e as generalizações da investigação, de modo a gerar resultados para o problema

pertinentes à pesquisa (THIOLLENT, 2005).

Para o desenvolvimento da pesquisa-ação é utilizado um processo cíclico apresentado

no quadro 1 composto de cinco passos; planejamento da pesquisa, coleta de dados, análise dos

dados, tomada de ação e avaliação da ação.

ETAPAS CARACTERIZAÇÃO

Planejar a Pesquisa • Definição da problemática

• Definição da estrutura conceitual

• Determinação das técnicas utilizadas para realizar a coleta de dados

Coleta de dados • Registro de dados e análises para o desenvolvimento da pesquisa



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Análise dos dados • Análise dos dados de forma colaborativa

• Associação dos dados obtidos com a teoria

Tomada de ação • Definição de planos de ação para alcançar os objetivos estipulados

Avaliação das ações • Avaliação dos resultados das ações executadas

• Revisão dos planos de ações

Fonte: THIOLLENT (2005)

Quadro 1: Etapas para a elaboração da pesquisa ação

Após a definição do processo conceitual, deve ser realizada a descrição da linha de

montagem a ser analisada pelo presente artigo. Em seguida será descrito o método utilizado

para a coleta de dados e para a análise dos dados obtidos.

Os dados coletados possibilitam o conhecimento do tempo de cada atividade e a

visualização das atividades que agregam e que não agregam valor ao produto. A partir das

análises da situação atual da linha é possível definir o novo modelo de balanceamento de linha

para alcançar os objetivos propostos.

4. Descrição da linha de montagem

O processo analisado consiste de um sistema puxado em uma linha de montagem de

uma indústria de autopeças. A linha de montagem é seqüenciada de acordo com a carteira de

pedidos e o mix de produção definidos pelo cliente.

A linha analisada é dedicada a um único cliente, que possui cinco diferentes produtos,

os quais possuem a mesma seqüência de montagem e utilizam as mesmas operações. Os

produtos se diferenciam apenas nas especificações dos componentes. A linha de montagem

analisada possui oito postos de trabalho com um operador em cada posto, ou seja, oito

operadores, e representa todos os estágios de montagem do produto.

5. Análise da situação atual

Para análise da situação atual foram utilizados relatórios de produtividade e eficiência

como forma de obter dados históricos e possibilitar comparação com a situação futura da

linha.

O quadro 2 mostra o detalhamento da operação 1 chamada de press up, como forma

de demonstrar a método da análise de tempo para um posto de trabalho com o tempo gasto em

cada operação. Esse mesmo procedimento foi realizado para todas as operações.



7

OPERAÇÃO DESCRIÇÃO DETALHADA DA TAREFA ATIVI-

DADE TEMPO

OPERAÇÃO

1 (press up)

Pegar o diferencial do cesto com a talha, erguê-lo e retirar ficha de

rastreabilidade e passar cola spray 3 10

Caminhar 2 2

Colocar anel de silicone, com a pistola, dos dois lados do Coco 1 14

Caminhar 2 2

Colocar o diferencial na prensa, como a talha 1 4

Caminhar 2 7

Pegar tubo lado esquerdo, no cesto, e trazê-lo até a prensa 1 2

Colocar bujão de respiro no tubo e aplicar torque com a pneumática 1 10

Caminhar 2 6

Pegar tubo lado direito e trazê-lo até a prensa 2 2

Prensar 1 9

Separa Etiqueta e Documentação 3 15

Caminhar 2 5

Puxar carrinho, pegar eixo, com a talha,e colocar no slide de saída 1 12

Colocar Etiqueta e Documentação 3 10

Soltar eixo, empurrar eixo e baixar suporte de slide 1 2

Caminhar para o diferencial 2 3

Quadro 2: Descrição das atividades com coleta de tempo (moda)

O quadro 2 está dividido em quatro colunas, no qual a coluna “atividade” mostra se a

tarefa agrega ou não agrega valor ao cliente (1- agrega valor, 2 – caminhada e 3 – não agrega

valor ao cliente).

O quadro 3 mostra de forma resumida a análise das oito operações, envolvidas na

montagem, com o tempo total, em segundos, de cada tipo de atividade.

OPERAÇÃO AGREGAM VALOR (s) NÃO AGREGAM VALOR (s) CAMINHADA (s)

OPERAÇÃO 1 53 35 27






OPERAÇÃO 7 90 0 8


TOTAL 591 100 98

Quadro 3: Detalhamento dos tempos de cada operação antes do balanceamento

Com a coleta dos tempos é possível determinar o tempo de ciclo de cada operação,

calculando a soma dos tempos de todas as atividades da operação. O quadro 4 mostra o

tempo de ciclo de cada uma das oito operações.



8

OPERAÇÃO TEMPO DE CICLO (s)

OPERAÇÃO 1 115

OPERAÇÃO 2 74

OPERAÇÃO 3 98

OPERAÇÃO 4 102

OPERAÇÃO 5 107

OPERAÇÃO 6 101

OPERAÇÃO 7 98

OPERAÇÃO 8 94

Quadro 4: Tempo de ciclo de cada operação

Assim como o tempo de ciclo, é necessário conhecer o takt time da linha. O tempo

efetivo de produção por turno é de 7,33 horas. A demanda efetiva por turno é calculada

considerando a quantidade de turnos e a carteira de pedidos dos clientes. A linha de

montagem trabalha 1 turno por dia, 25 dias por mês e a demanda mensal, considerando a

carteira de pedidos de 5 mil eixos/mês. Portanto o takt time é dado pela equação 4 abaixo:

Takt time = (7,33 x 3600) / (500/25) = 132 segundos ( 4 )

Após definido o takt time da linha e o tempo de ciclo de cada operação, é possível

construir o yamazumi board, como forma de visualizar lado a lado todas as operações, com

seus diferentes tempos de ciclo conforme mostrado na figura 2.

Figura 2: Yamazumi board antes do balanceamento

Fonte: Própria

Legenda: Atividade que agrega valor

Caminhada

Atividade que não agrega valor



9

Conhecendo o tempo de ciclo e o takt time, foi determinado o número de trabalhadores

ideal para a linha de montagem. A soma de todos os tempos de ciclo é de 792 segundos e

sendo o takt time de 132 segundos, tem-se que o número ideal de trabalhadores são 6,

conforme visto na equação 5.

Número de operadores = 792 / 132 = 6 operadores ( 5)

Ao analisar uma linha de montagem, é importante conhecer o tempo que a linha

permanece parada (downtime), sem produzir, o que significa redução de produtividade, além

de gerar altos custos de manutenção da linha. De acordo com dados obtidos por meio dos

indicadores da linha, é possível verificar que a linha fica parada em torno de 70 minutos por

turno, devido à falta de componentes usinados para a montagem.

6. Análise e resultados

Como forma de encontrar a melhor distribuição das atividades, um novo

balanceamento foi realizado, considerando dois turnos. Essa modificação permitiu um menor

tempo de linha parada (downtime) por falta de componentes. Isso porque houve uma

diminuição da demanda interna de componentes, por turno. Após as modificações, o tempo de

downtime por turno foi reduzido, em média, para 30 minutos, como mostra o gráfico 1.

Gráfico 1: Downtime linha de montagem antes e depois da mudança

Após a realização do kaizen na linha de montagem, foi determinado a quantidade de

operadores por turno necessário para atender a demanda do cliente. Para isso determinou-se o

novo takt time, em virtude da alteração na quantidade de turnos de produção. O tempo efetivo

de produção no primeiro turno é de 7,33 horas e no segundo turno é 7,15 horas. Portanto o

takt time é dado pela equação 6 abaixo:

Takt time = [(7,33 + 7,15) x 3600] / (500/25) = 260 segundos ( 6 )

Porém, deve-se considerar a eficiência da linha em 90%. Com isso o takt time real é

234 segundos.

De acordo com ordem de precedência das atividades e do tempo de ciclo de cada

operação, foi realizado diversas simulações de quais tarefas cada operador era capaz de

executar dentro do takt time necessário para atender a demanda. Após as simulações foi

definido 4 postos de trabalho, ou seja, 4 operações com 1 operador em cada posto. O quadro 5

mostra o detalhamento dos tempos após o balanceamento.



10

ATIVIDADES AGREGAM VALOR (s) NÃO AGREGAM

VALOR (s) CAMINHADA (s)





TOTAL 596 106 46

Q

uadro 5: Detalhamento dos tempos de cada operação após o balanceamento

O gráfico 2 mostra de forma comparativa o total das atividades após e antes do

balanceamento. É possível observar uma redução significativa do tempo de caminhada do

operador. Com relação às atividades que não agregam valor, houve um pequeno aumento

somando todas as operações. Mesmo com a necessidade desse aumento, ocorreram kaizens

que reduziram este tipo de atividade em operações com maior tempo de ciclo. O aumento das

atividades que não agregam valor ocorreu em operação não gargalo, o que não representa

redução da produtividade. Esta operação posteriormente terá novo kaizen para redução das

atividades que não agregam valor.

Gráfico 2: Atividades antes e após o balanceamento

Com o balanceamento, os tempos de ciclo foram alterados, pois houve uma

reorganização das tarefas em cada posto de trabalho. O quadro 6 mostra o tempo de ciclo das

atividades.



11

OPERAÇÃO TEMPO DE CICLO (s)

OPERAÇÃO 1 174

OPERAÇÃO 2 207

OPERAÇÃO 3 215

OPERAÇÃO 4 155

Quadro 6: Tempo de ciclo de cada operação após o balanceamento

Com o takt time e o tempo de ciclo de cada atividade foi elaborado o yamazumi board,

para visualizar a situação da linha, mostrado na figura 3. No Yamazumi é possível observar

que todas as atividades possuem tempo de ciclo abaixo do takt time, mesmo considerando a

eficiência de 90%.

Figura 3: Yamazumi board após o balanceamento

Fonte: Própria

Legenda: Atividade que agrega valor

Caminhada

Atividade que não agrega valor

Após o balanceamento, a soma de todos os tempos de ciclo é de 751 segundos e com o

takt time de 260 segundos tem-se o número ideal de operadores, mostrado na equação 7:

Número de operadores = 751 / 260 = 2.8 operadores ( 7 )

Verifica-se que, na prática, que são 3 o número ideal de trabalhadores. Esse dado

significa que ainda existe espaço para mais melhorias na linha, pois na condição atual está

sendo utilizado 4 operadores.



12

Houve um aumento de 11% em produtividade com o novo balanceamento. O gráfico

3 mostra o comparativo da produtividade média antes e depois do balanceamento da linha de

montagem.

Gráfico 3: Produtividade antes e após o balanceamento.

Após a implantação das ações, os resultados devem ser avaliados para o próximo ciclo

de planejamento, pois na filosofia lean, um fator importante é a busca pela melhoria continua.

7. Conclusão

O trabalho desenvolvido visou à aplicação do balanceamento, baseado na literatura da

manufatura enxuta, em uma linha de montagem de uma indústria de autopeças.

Foi mostrada a importância do planejamento para a implantação, onde é necessário a

análise da situação atual para iniciar o processo de implementação das melhorias dentro do

setor de montagem. Para a implantação do balanceamento, o mapeamento do processo é

utilizado para guiar a empresa a encontrar os desperdícios de cada linha, de cada atividade e

de cada tarefa e possibilitar uma situação futura, sem a presença de desperdícios.

Alcançar a situação futura, com uma linha balanceada e com a redução dos

desperdícios, não significa o fim do trabalho. Em um ambiente lean, a melhoria contínua deve

ser explorada e um novo desafio, reduzindo ainda mais os desperdícios deve ser proposto para

o próximo ciclo de trabalho.

Com a aplicação do balanceamento utilizando abordagem lean é possível transformar

o ambiente produtivo, reduzindo o tempo de ciclo das operações, eliminando desperdícios,

possibilitando grandes ganhos de produtividade e eficiência dos recursos e aumentando a

satisfação do cliente.

A contribuição principal deste trabalho foi demonstrar uma forma para a realização do

balanceamento voltado à filosofia lean, evidenciando a análise dos desperdícios. O estudo

aplicado na indústria de autopeças pode ser estendido para as demais indústrias que

apresentem características semelhantes de linhas de montagem.



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Referências

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