produÇÃo mais limpa: identificaÇÃo de oportunidades...

PRODUÇÃO MAIS LIMPA:

IDENTIFICAÇÃO DE OPORTUNIDADES

POR MEIO DA ANÁLISE FUNCIONAL

DA TEORIA DA SOLUÇÃO INVENTIVA

DE PROBLEMAS

Flavio Issao Kubota (UFSC)

[email protected]

Larissa Medianeira Bolzan (UFSM)

[email protected]

Leandro Cantorski da Rosa (UFSM)

[email protected]

A busca por soluções inovadoras, alinhada à crescente necessidade de

operações industriais mais limpas, é um processo de resolução de

problemas. Ainda, ressalta-se que a indústria de laticínios é

significativamente relevante à economia regiional, nacional e mundial,

considerando que o Brasil é um dos maiores produtores mundiais de

leite, enquanto o Rio Grande do Sul é um dos três maiores produtores

nacionais. Desse modo, este estudo integrou a análise funcional,

utilizada na Teoria da Solução Inventiva de Problemas (TRIZ), à

produção mais limpa (PML), como instrumento de suporte na

identificação de funções indesejadas para posterior busca sistemática e

hierarquizada de oportunidades de melhoria, direcionando os

processos criativos. Conduziu-se uma pesquisa de caráter qualitativo e

natureza exploratória, por meio de um estudo de caso realizado em

duas empresas da região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

(RS). Os resultados apresentam, de maneira clara, simples e objetiva,

todas as funções desejadas e indesejadas dos processos produtivos

pesquisados. Dessa forma, espera-se que o presente trabalho oriente a

busca de soluções inventivas para os problemas ambientais expostos

neste artigo, os quais estão coerentes com a literatura vigente acerca

do tema.

Palavras-chaves: Análise funcional, Teoria da Solução Inventiva de

Problemas, TRIZ, produção mais limpa, indústria de laticínios.

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

A busca por soluções inovadoras e criativas dentro da indústria é um processo de resolução de

problemas. Os próprios processos dentro das organizações, quando estudados e

implementados – ou incrementados – nas mesmas, são maneiras de resolver um problema

durante o desenvolvimento do produto – ou serviço – em questão (KUBOTA e ROSA, 2011).

A indústria de alimentos visa constantemente à inovação, geração de resultados eficazes em

seus produtos finais e eficiência em seus processos produtivos, considerando a alta

competitividade e concorrência no setor junto a clientes mais bem informados e,

consequentemente, mais exigentes (KUBOTA, 2012). Ainda, a busca por melhores práticas e

ações ambientais é um aspecto que se tornou um requisito das partes interessadas aos

negócios das organizações, pois boa parte dos recursos consumidos nos processos produtivos

é não-renovável (KUBOTA et al., 2011; KUBOTA; ROSA, 2011; KUBOTA et al., 2010).

Dados da Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) comprovam a

importância da indústria de laticínios, apresentando o Brasil como o quinto maior produtor de

leite de vaca do mundo, com 29.112 milhões de toneladas produzidas em 2009 (FAO, 2011) –

5,0% da produção mundial. A Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA)

aponta o Rio Grande do Sul como o segundo maior produtor de leite no país, com uma média

de 3.460 milhões de litros produzidos entre 2008 e 2010 (EMBRAPA, 2011) – 12,0% da

produção nacional.

Desde a sua criação, a produção mais limpa (PML) auxilia de forma efetiva no

desenvolvimento da sociedade. Özbay e Demirer (2007) afirmam que, comparada a outras

práticas “fim-de-tubo” (tratamento das perdas após a sua geração, no final dos processos), as

técnicas de PML: utilizam matérias-primas, energia e outras entradas com maior eficiência;

geram menos desperdícios e resíduos; facilitando a reutilização e reciclagem de recursos, e;

facilitam o gerenciamento desses resíduos.

Em paralelo, Zhang e Shang (2010) consideram a Teoria da Solução Inventiva de Problemas

(TRIZ) uma espécie de teoria inovadora, que funciona essencialmente resolvendo

contradições. Constitui-se de diversos métodos, cálculos e ferramentas para resolução de

problemas técnicos, exploração inovadora, conforme a compreensão global do sistema

(ZHANG; SHANG, 2010). Constata-se também que a TRIZ vem sendo aplicada em diversos

campos de conhecimento (ZHANG; SHANG, 2010; CARVALHO, FERREIRA, 2005;

CARVALHO; BACK, 2001), bem como sua aplicação integrada com a PML é rara

(FRESNER et al., 2010), pouco documentada na literatura até hoje.

Dentro dos aspectos e panorama relatados acima, esta pesquisa objetivou integrar a análise

funcional, ferramenta utilizada pela metodologia TRIZ, à produção mais limpa (PML), como

ferramenta suporte na identificação de funções indesejadas e posterior busca de oportunidades

de melhoria nos processos produtivos.

2. Fundamentação teórica

2.1. Produção mais limpa em laticínios



3

A indústria de laticínios, conforme relatado na seção introdutória deste artigo, tem grande

relevância ao mercado nacional e mundial, o que torna necessária a geração de diferenciais

competitivos, considerando-se o aumento da concorrência e pressão por melhores resultados.

Sabe-se também que nesse setor, há o problema de tratamento dos desperdícios no decorrer da

cadeia produtiva, tanto de recursos energéticos (vapor, luz, água, etc.) como de matéria-prima,

subprodutos e saídas indesejadas (avarias, contaminações, condenações, etc.).

Relativo aos impactos ambientais da indústria de laticínios, Machado et al. (2001) confirmam

que esse setor gera efluentes, resíduos e emissões que potencialmente impactam o meio

ambiente. Os efluentes são perdas líquidas originárias de diversas atividades desenvolvidas na

indústria, esses podem ser compostos por leite e produtos derivados, detergentes, produtos de

limpeza, desinfetantes, areia, lubrificantes, açúcar, essências e condimentos diversos que são

diluídos nas águas de lavagem de equipamentos, tubulações, pisos e demais instalações, soro

de leite coalhado, lubrificantes, resíduos de sólidos suspensos (leite coagulado, partículas de

requeijão, pedaços de frutas e nozes), etc. (MACHADO et al., 2001; UNEP, 2002;

CARAWAN et al., 1979).

Mesmo com uma fonte considerável de contaminantes e perdas indesejadas com alto impacto

ambiental negativo, as pesquisas sobre esse tema apresentam-se ainda bastante limitadas, o

que ratifica os resultados de Nguyen e Durham (2004). Apesar dessa limitação de estudos, é

possível perceber estudos recentes e significativos para contribuições na área. Özbay e

Demirer (2007), por exemplo, conduziram um estudo visando avaliar as oportunidades de

PML da unidade de análise visitada pelos autores. Os resultados demonstraram diversas

oportunidades e economias significativas de energia, matéria-prima e recursos hídricos,

gerando redução de custos e impactos ambientais negativos.

Há também contribuições metodológicas para a ferramenta. Berlin et al. (2007), na Suécia,

desenvolveram um método heurístico, norteado pela minimização de desperdícios e normas

de produção, objetivando averiguar se a metodologia ofereceria melhores alternativas em

relação ao impacto ambiental do ciclo de vida dos produtos lácteos para comercialização. Na

Austrália, Fisher e Scott (2008) realizaram uma avaliação no âmbito farmacêutico em uma

fazenda de laticínios, verificando as potenciais ameaças à região e buscando um

gerenciamento preventivo no local, evitando a que emissão de produtos farmacêuticos

prejudicasse a fauna e flora dos arredores da fazenda e região.

No Brasil, Schneider (2008) desenvolveu propostas de implantação da PML com enfoque na

reciclagem interna para a melhoria de procedimentos na utilização de água, bem como maior

eficiência no tratamento de resíduos sólidos. Kubota et al. (2010) e Kubota et al. (2011)

também elaboraram propostas focadas na redução de consumo excessivo de água nas

unidades de análise pesquisadas, o que resultou em projetos e soluções simples, de baixo

investimento e, ainda, bom retorno ambiental, técnico e econômico.

Nesse sentido, Seiffert (2011) afirma que a produção mais limpa não visa, restritamente, à

identificação, quantificação, tratamento e disposição final dos resíduos, mas sim a eliminação

da geração dos mesmos. Considerando-se os aspectos e impactos ambientais gerados pela

indústria de laticínios, pode-se perceber que a ferramenta PML gera contribuições relevantes a

este setor da economia. Não apenas na economia energética e de matéria-prima, mas também

na redução de custos na produção e, consequentemente, na possibilidade de diferenciação

competitiva, por meio da redução de preços e de produtos/serviços mais responsáveis

ambientalmente.



4

Assim, percebeu-se a necessidade da adoção de ferramentas que auxiliem na identificação

objetiva e sistemática das oportunidades de PML no setor de laticínios. Partindo-se dos

estudos de Fresner et al. (2010), que relatam que aplicações da TRIZ junto à PML são raras,

encontrou-se a possibilidade de utilizar a referida metodologia, sendo a análise funcional uma

das ferramentas, mais detalhada na subseção seguinte.

2.2. Análise funcional

Uma das ferramentas aplicadas dentro da metodologia TRIZ é a técnica denominada análise

funcional, também chamada de análise de interações. Antes de se compreender a técnica, faz-

se necessária a definição e entendimento do conceito de função. Funcionalidade corresponde

ao “uso de funções para formular problemas e buscar soluções” (CARVALHO; FERREIRA,

2005, p. 183). A utilização da análise funcional não é exclusividade da TRIZ. Carvalho e

Ferreira (2005) e Carvalho (2007) observaram uma diferença significativa com relação a

outros métodos: no que se refere às funções indesejadas de produto/processo na formulação

de problema, pode-se priorizar e ordenar as ações mais efetivas para melhorar a situação

problemática estudada.

Por meio da análise funcional, também é possível modelar um sistema técnico como um

sistema formado por componentes e funções. A função é uma atividade, a qual é composta de

fatores que alteram as propriedades de outro componente (FRESNER et al., 2010). Além

disso, os mesmos autores afirmam que essa modelagem de funções, literalmente, abre uma

espécie de “caixa preta” das etapas do processo normalmente utilizado na PML.

A análise funcional permite orientar rapidamente para os elementos do problema que

necessitam mudanças e muitas vezes ajudam na busca de sugestões e propostas de otimização

no produto ou processo (CARVALHO, 2007; KUBOTA, 2012). A Figura 1 ilustra dois

exemplos de como conduzir uma análise de interações (funcional). A abordagem de análise

funcional utilizada nesta pesquisa foi adaptada de Fresner et al. (2010).

Figura 1 – Análise funcional do processo de decapagem em uma indústria química. Linhas pontilhadas: funções

desejadas; linhas contínuas: funções indesejadas; caixas retangulares: elementos do sistema; caixas com cantos

arredondados: perdas; hexágono: super sistema (FRESNER et al., 2010)

3. Materiais e métodos da pesquisa



5

A classificação desta pesquisa segundo natureza é qualitativa e quanto ao caráter exploratório

(HAIR et al., 2006), além disso, utilizou-se o método de pesquisa estudo de caso. Como

técnica de coleta de dados, foram utilizadas entrevistas semiestruturadas com os responsáveis,

visitas às instalações das empresas e análise dos documentos disponibilizados pelas mesmas.

Posteriormente, buscou-se organizar as informações obtidas para realizar a análise.

A pesquisa foi realizada em duas empresas de laticínios da região Noroeste do Estado do RS,

durante o segundo semestre de 2011. Ambas foram selecionadas devido à importância

econômica da região na produção leiteira do Estado (EVANGELISTA et al., 2006), e

possuem, respectivamente, capacidade de produção de 105.600 litros/ano e 11.520.000

litros/ano de leite.

Inicialmente, fez-se a busca e o mapeamento dos processos produtivos com foco nas perdas

ambientais maiores e/ou mais críticas. Em seguida, procedeu-se a análise funcional dos

mesmos, visando a identificação completa dos elementos e funções existentes no sistema.

Subsequentemente, foram detectadas funções indesejadas nos processos, o que forneceu

subsídios consideráveis para identificação de oportunidades de aplicação PML, bem como a

elaboração de propostas de solução para os problemas encontrados. Por fim, documentaram-

se as informações em um relatório final das informações. Em síntese, o sequenciamento das

etapas da pesquisa está exposto na Figura 2.

INÍCIO

Seleção dos

processos com

maiores perdas

ambientais

Realizar análise

funcional do

processo

escolhido

Registro das

informações FIM

Identificação de

oportunidades

de PML

Figura 2 – Etapas do método de pesquisa realizado

4. Resultados e discussão

4.1. Estudo de caso 1

Inicialmente, foi observado o processo de fabricação de queijo prato, cuja sequência é

apresentada no fluxograma da Figura 3. O processo começa com o recebimento do leite

pasteurizado (originário do processo de produção do leite), então ocorre a fermentação do

mesmo, seguido de corte para posterior agitação. Em seguida, ocorre a dessoragem (retirada

do soro da coalhada, para gerar a massa de queijo) e a adição de sal à massa de queijo para

depois a massa ser inserida em formas que são prensadas e viradas duas vezes para a mistura

da massa de queijo. A mesma é resfriada até estar em condições de ser expedida para

comercialização.



6

Resfriamento

FIM

Fermentação

Corte

Agitação

Dessoragem

Adição

de sal

Forma

Prensagem 1

Virar a

forma

Prensagem 2

Expedição

INÍCIO

Figura 3 − Fluxograma de processo de fabricação do queijo na empresa 1. Subprocesso ilustrado em cor cinza:

foco da pesquisa

Nesta empresa, o subprocesso de dessoragem do queijo foi selecionado para identificar

oportunidades, devido ao seu impacto ambiental negativo. Dentre todos os resíduos gerados

na unidade de análise, esse foi considerado o mais prejudicial à organização e ao meio

ambiente. Os elementos que compõem o sistema são:

Queijeira (máquina que fabrica o queijo tipo prato);

Liras (responsáveis pelo corte e separação da coalhada em massa de queijo e soro);

Coalhada (subproduto anterior à massa de queijo);

Soro (liberado após a dessoragem da coalhada);

Operador (funcionário que opera a queijeira);

Válvula (elemento responsável pela liberação do soro da máquina).

Os elementos deste processo estão inter-relacionados deste modo:

Queijeira aciona as liras;

Liras cortam a coalhada;

Coalhada libera a massa de queijo (útil no processo) e o soro de leite (indesejado);

Operador abre a válvula da queijeira;

Válvula libera o soro da queijeira;

Soro liberado gera perdas de soro devido ao descarte posterior, não sendo utilizado

para outras finalidades.



7

A Figura 4 ilustra a análise funcional realizada neste processo.

Figura 4 – Análise funcional do subprocesso de dessoragem do queijo. Setas contínuas: funções indesejadas;

setas pontilhadas: funções desejadas. Elipse em negrito: perda mais significativa no sistema

Através da análise do subprocesso, verifica-se que a função mais crítica são as perdas de soro

geradas durante a dessoragem do queijo, que pode ser reaproveitado de diversas maneiras. Na

empresa, especificamente, é possível utilizá-lo como matéria-prima para a alimentação de

suínos, por exemplo, uma vez que para isso, o soro não precisa passar por nenhum tratamento

específico (MAGANHA, 2006), sendo viável técnica, ambiental e economicamente.

Além disso, pode ser percebida a convergência da função indesejada com a literatura, uma

vez que diversos estudos relatam o descarte do soro como um problema e, inclusive,

propuseram diversas alternativas para o seu reaproveitamento (MENEZES, 2011; CHAVES

et al., 2010; MORAES et al., 2009; CALDAS, 2008; SILVA; BOLINI, 2006; LIZIEIRE;

CAMPOS, 2006; MAGANHA, 2006; CERDAN; SAUTIER, 2003; ÁGUA-DOCE et al.,

2002; ZARDO; LIMA, 1999; BERTOL et al., 1993).

4.2. Estudo de caso 2

Na empresa 2, foi estudado e analisado o processo de produção do queijo muzzarella. O

processo é semelhante ao da empresa 1, entretanto apresenta algumas peculiaridades. Fato

este que converge também com a literatura (COWI, 2002). Inicialmente, o leite pasteurizado é

coagulado e depois padronizado (correção do pH da massa de queijo). Subsequente, ocorre a

filagem, que gera a liga da massa de queijo, a qual é inserida na máquina de moldagem do

produto. O mesmo é inserido em formas para posterior resfriamento, para em seguida ser

colocada salmoura e secagem/maturação do queijo finalizado. Assim, encerra-se o processo

com a embalagem dos produtos, estando assim em condições de ser expedido ao mercado. A

Figura 5 apresenta o fluxograma do processo.



8

Embalagem

FIM

Coagulação

Padronização

Filagem

Moldagem

Salmoura

Secagem/

Maturação

Expedição

INÍCIO

Enformagem

Resfriamento da

massa

Figura 5 − Fluxograma do processo de fabricação do queijo muzzarella na empresa 2. Subprocesso ilustrado em

cinza: foco da pesquisa

Dentro desta unidade, optou-se por estudar o processo de resfriamento do queijo. Percebeu-se

que a função indesejada crítica é a ocorrência de perdas d’água após o resfriamento das

formas de queijo, uma vez que o recurso não é utilizado para nenhuma outra finalidade

posteriormente, sendo descartado do processo. Este processo é composto pelos seguintes

elementos:

Tanque (armazena as formas);

Formas (armazenam a massa de queijo);

Queijo;

Queijo resfriado (após o tempo de resfriamento necessário – aproximadamente 3

horas);

Água (responsável pelo resfriamento do queijo);

Mangueira (elemento que libera água para o sistema);

Operador (funcionário que realiza o processo de resfriamento).

Os referidos elementos se inter-relacionam desta maneira:

Tanque armazena formas;

Formas armazenam queijo;

Operador aciona a mangueira;

Mangueira libera água;

Água resfria o queijo. Função essa que gera o queijo resfriado e também as perdas de

água (não são reutilizadas posteriormente).



9

Para melhor compreensão, a Figura 6 ilustra os elementos e suas inter-relações no sistema

estudado.

Figura 6 – Análise funcional do resfriamento do queijo muzzarella. Setas contínuas: funções indesejadas; setas

pontilhadas: funções desejadas. Elipse em negrito: perda mais significativa no sistema

Pode-se verificar, por meio da Figura 6, que três funções indesejadas foram percebidas no

sistema: o operador abrir a mangueira, a mesma liberar a água a qual não é reaproveitada

posteriormente. Essa análise se justifica pelo fato de o consumo do recurso natural ser

excessivo e, além disso, não ser renovável. Dessa forma, é importante que se elaborem

propostas que possam, inicialmente, eliminar o consumo de água no mesmo. Entretanto, em

muitos casos sabe-se que este é um panorama utópico no momento, necessitando uma análise

para minimização de consumo. Caso ainda não seja possível, faz-se então proposta para o

reaproveitamento do recurso hídrico.

Verificou-se que o consumo de água nos processos produtivos da indústria estudada é outro

aspecto fortemente alinhado com a literatura (KUBOTA, 2012; KUBOTA et al., 2010;

ÖZBAY; DEMIRER, 2007; SILVA, 2006; NGUYEN; DURHAM, 2004; MACHADO et al.,

2001; CARAWAN et al., 1979). Assim, identificou-se que, neste processo, reaproveitar a

água utilizada ou minimizar a sua utilização é a oportunidade que mais tem potencial para

gerar contribuições à empresa, sendo necessário, para isso, um estudo de viabilidade técnica,

ambiental e econômica para a proposta de solução do problema selecionada.

5. Considerações finais e oportunidades futuras

Este trabalho visou identificar oportunidades de PML por meio da análise funcional da Teoria

da solução Inventiva de Problemas (TRIZ), visando uma organização sistemática e

hierárquica dos problemas e funções indesejadas encontradas para facilitar a gestão e tomada

de decisão.

A partir das análises realizadas, foi possível evidenciar os elementos os quais compõem os

processos estudados. Atividade esta que possibilitou, sistematicamente, compreender os

limites do sistema técnico estudado, bem como suas inter-relações e funções desejadas e

indesejadas. Adicionalmente, nos dois casos, percebeu-se forte convergência com a literatura

no assunto relativo às perdas de recursos ambientais encontradas, uma vez que as perdas



10

encontradas são amplamente relatadas, além de propostas e alternativas para reaproveitamento

do subproduto (soro) terem sido elaboradas e outras ainda sendo pesquisadas.

Cabe destacar como contribuição da utilização da ferramenta análise funcional, além do

mapeamento dos processos para posteriores oportunidades de redução de consumo de

recursos naturais e energéticos, a facilitação e a priorização dos problemas encontrados e

possibilitar a geração de maior diferencial competitivo por parte das organizações, por meio

da subsequente redução de custos e possibilidade de redução nos preços dos produtos

comercializados. O que, nesse caso, pode denotar em influências positivas em âmbito

estratégico às organizações. Além de se utilizar um método simples, eficiente e sistemático.

Salienta-se que esta pesquisa foi apenas a etapa de uma dissertação de mestrado, o que

justifica as limitações desta, uma vez que não foram elaboradas, por exemplo, propostas

alternativas para a eliminação, minimização ou reaproveitamento dos desperdícios gerados.

Este estudo foi feito posterior à identificação das funções indesejadas e priorização das

mesmas. Desse modo, a presente pesquisa teve relevância no sentido de prover subsídios ao

direcionamento para a elaboração de propostas para solucionar os problemas, e auxiliar na

posterior tomada de decisão.

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