Como escolher o melhor layout industrial?

Em dezembro de 1913, Henry Ford instalou a primeira linha de montagem para possibilitar a produção em grande escala (em massa) de automóveis. O tempo de montagem do Modelo T produzido nessa linha passou de 12h para 2h 30min. Ford se baseou no funcionamento de moinhos, cervejarias, fábricas de alimentos e frigoríficos de Chicago para planejar, estruturar e implantar a linha de montagem.

Os impressionantes resultados obtidos na época originaram uma preocupação que afeta a gestão de operações de todas as organizações industriais até os dias de hoje: como escolher o melhor layout, para que o fluxo produtivo ocorra de forma mais eficiente, reduzindo o lead time dos processos. Desse modo, a disposição de máquinas, recursos, equipamentos e o posicionamento de armazéns e estoques de materiais, devem ser feitos de forma a possibilitar acesso rápido, pouca necessidade de movimentação e fácil identificação.

Encontrar o melhor layout industrial para uma operação significa “planejar o equipamento adequado, na posição correta, para permitir o processamento de produtos da maneira mais efetiva, percorrendo a menor distância possível, no tempo mais curto possível”.

Muitas situações diferentes podem gerar a necessidade de estudar as melhores configurações de um layout industrial:

• Alterações no projeto dos produtos, que demande o uso de novas máquinas ou processos;
• Necessidades de expansão da área produtiva em função de aumento de demanda ou introdução de novos produtos no mix;
• Necessidades de crescimento de algumas áreas específicas ou departamentos da organização;
• Criação de novas áreas ou departamentos, realocações de unidades;
• Instalação de novas plantas industriais para expansão de capacidade ou introdução de novas linhas de produtos.

Qualquer que seja a origem da necessidade, a escolha do melhor layout está sempre ligada às seguintes questões:

(1) Dimensões, peso, volume ocupado pelos produtos: quanto mais pesados e difíceis de movimentar, maior a necessidade de equipamentos de auxílio a tarefas de elevação e transporte (pontes rolantes, guinchos, elevadores), e maiores as necessidades de mão de obra e de tempo. Assim, nestes casos, deve-se configurar o layout de modo a evitar movimentações dos produtos.

(2) Complexidade dos produtos: quanto maior o número de componentes, maior a necessidade de operadores para movimentar o material entre os postos de trabalho.

(3) Relação entre os tempos de operação e de movimentação: quanto maior a proporção dos tempos de movimentação de materiais e componentes, em relação ao tempo de processamento (operações de transformação), maior importância deve ser dada para as configurações que reduzam as necessidades de movimentos, para aumentar a produtividade.

Etapas para determinação do layout industrial

A figura ao lado mostra as principais etapas que um processo de escolha da melhor opção de layout industrial deve percorrer.

Para que o processo de escolha gere o melhor resultado possível, as informações necessárias em cada etapa devem ser determinadas ou conhecidas com a maior precisão possível.

Erros nos dados ou previsões equivocadas podem causar falhas na tomada de decisão que comprometerão todo o projeto.

Outro aspecto importante diz respeito ao mix: a identificação deve ser acompanhada de informações completas sobre os produtos, principalmente relativas ao ciclo de vida de cada um. Esta informação é fundamental, pois permitirá considerar efeitos de médio e longo prazo relativos a sazonalidade (ciclicidade) e tendência na especificação das demandas.

Vamos analisar os cuidados a serem tomados e as tarefas a serem realizadas em cada etapa do projeto de escolha.

Etapa 1: Identificação do mix de produtos
Identificar o mix significa definir as quantidades mensais de cada item a ser produzido. Uma organização industrial pode produzir diferentes linhas de produtos com características diferentes de variações e quantidades.

Assim, a mesma empresa pode possuir diferentes tipos de layout em um mesmo site, de acordo com as características de cada linha de produtos que possui. O gráfico apresenta a relação existente entre as características de cada sistema produtivo (quantidade e variedade de itens) e os tipos de layout mais indicados para cada um.

Na produção individual (por projeto), também denominada “sob encomenda”, não há preocupação maior com o arranjo físico dos equipamentos, uma vez que o fluxo do processo será definido para cada novo produto/ projeto a ser realizado.

Dessa forma, o layout predominante nestes casos é o job shop (oficina com máquinas e equipamentos organizados por tipos principais de processos): setores de usinagem, estamparia, soldagem, tratamento térmico etc. são típicos deste tipo de ambiente produtivo.

Na produção em lotes (na qual se concentra a maior parte da produção das organizações industriais atuais), a sua melhor opção de layout é encontrada nas “células de produção”. Neste tipo de layout (cellular manufacturing), identificam-se fluxos similares para os produtos e organizam- se os recursos produtivos de modo a permitir que os produtos com fluxo similar (denominados de “famílias” de produtos) possam ser completamente processados em agrupamentos de máquinas especialmente dedicadas a eles.

Para os sistemas produtivos em massa ou contínuos, linhas dedicadas e cada produto (layout por produto) são as mais indicadas. Altos volumes com baixa variação de mix são cenários produtivos especialmente adequados à utilização de linhas exclusivas, com máquinas e equipamentos muitas vezes projetados e dedicados integralmente à sua produção.

No Brasil, ainda são encontradas muitas organizações industriais cujos sistemas produtivos caracterizam-se por trabalhar na produção por lotes (batch), mas que utilizam layouts por processos (funcionais). Nestes casos, problemas de fluxo e altos tempos de processos sempre se verificam.

Esta situação ocorre porque grande parte destas instalações (e, portanto, do projeto de layout) foi planejada há muito tempo, quando o mix de produtos possuía outras características. Nos anos 60, 70 e início da década de 80, havia predominância de sistemas produtivos com baixa variação de produtos e altos volumes.

Este cenário modificou-se gradativamente, mas estas modificações de mix muitas vezes não foram acompanhadas das necessárias alterações de layout. As razões principais do surgimento desta defasagem entre layout e sistema produtivo (mix) foram as dificuldades de investimento em novas plantas e máquinas e o tempo necessário para as alterações de configuração de arranjo físico das instalações industriais.

Etapa 2: Escolha do tipo de layout Uma vez identificado o mix de produção, a escolha do tipo de layout deve se orientar pelas opções mostradas no gráfico 1.

Nesta fase, deve-se também planejar o formato do novo layout. Deve-se considerar as áreas disponíveis, seu formato, limitações de resistência de piso e avaliar as instalações disponíveis para as facilidades (ar comprimido, água, gases, rede elétrica etc.).

Além destas considerações, algumas máquinas necessitam de ambientes climatizados, ou com controle de umidade, partículas em suspensão, isolamento acústico ou de vibrações, o que pode gerar investimentos adicionais para adequar as áreas disponíveis à sua instalação. Outra característica é estudar previamente a compatibilidade entre diferentes processos e máquinas. Fornos de tratamento térmico são fontes geradoras de calor, retíficas são máquinas que podem demandar pisos especiais, prensas de alta tonelagem precisam de fundações adequadas. Assim, deve-se considerar que existem máquinas que não podem compartilhar espaços físicos e serem colocadas próximas umas das outras, mesmo se o fluxo “lógico” dos processos assim requerer.

Etapa 3: Especificação da demanda dos produtos Delimitar as quantidades a serem produzidas define a capacidade de uma planta industrial. Desse modo, métodos de previsão de demanda que permitam visualizar os cenários de médio e longo prazo (entrada de novos produtos ou variações de produtos existentes, fim de vida de produtos antigos, aumento de demanda de produtos na fase de crescimento de vendas, queda de demanda de produtos em fase de declínio de vendas) são fundamentais.

Além disso, a caracterização do tipo de demanda (estável, com pouca variação mensal de produção, ou na presença de tendência ou ciclicidade, com variações consideráveis por período) afeta o dimensionamento.

Monitorar continuamente o grau de utilização dos equipamentos e comparar periodicamente as quantidades produzidas com as previsões feitas pelo planejamento da produção são importantes para medir a adequação da instalação às suas características de demanda.

Com base na especificação da demanda, são definidas as quantidades de máquinas necessárias para suportar os volumes planejados, o número de operadores, a quantidade de matérias-primas e as áreas de armazenagem. Assim, erros cometidos nesta fase comprometerão o projeto, uma vez que poderão limitar sua capacidade ou criar estruturas ociosas.

Etapa 4: Projeto do layout produtivo detalhado
Nesta etapa, são conhecidos os recursos necessários para atender a capacidade planejada. Máquinas, equipamentos, instalações, operadores já foram dimensionados e o tipo de layout já foi escolhido. Deve ser iniciado o trabalho de distribuição dos recursos (arranjo físico propriamente dito) nas áreas disponíveis, respeitando-se os fluxos de processo para cada produto.

Existem duas técnicas que podem auxiliar a execução desta tarefa: a análise “de-para”, que visa minimizar as distâncias percorridas pelos materiais em processo; e os mapas de relacionamento, que avaliam a posição relativa entre diferentes áreas ou recursos de uma instalação.

Etapa 5: Testes e validação
Definido o layout detalhado, antes de iniciar sua implantação, deve-se validá- -lo usando ferramentas que simulem seu funcionamento. Nesta fase do trabalho, podem ser usadas desde ferramentas simples como PFA (Production Flow Analysis) até softwares comerciais com recursos bastante sofisticados, que permitem simulações dinâmicas.

Uma vez que os testes comprovem a validade do projeto, considera-se finalizada a escolha do layout industrial.

Considerações Finais
Um bom layout industrial deve permitir fluxo adequado de materiais, produtos, componentes, pessoas e informações.

Existem dois níveis principais de projeto: definir a posição relativa ideal entre as diferentes áreas produtivas e de apoio aos processos, e realizar a disposição física dos recursos de cada área da melhor maneira possível.

As características principais de um bom projeto de layout são:

• alta flexibilidade para suportar mudanças rápidas e efetivas;
• possibilitar integração e coordenação entre as áreas;
• alta visibilidade para os processos;
• uso racional e pleno do espaço disponível;
• condições satisfatórias de segurança e ergonomia.

  O fluxo eficiente de processos que um layout industrial proporciona pode gerar uma importante vantagem competitiva para a organização: rapidez de execução de atividades produtivas, uso adequado do espaço e dimensionamento acurado de recursos podem gerar menores prazos de entrega de produtos aos clientes. Prazos de entrega menores e confiáveis podem caracterizar um importante fator ganhador de pedidos em mercados altamente competitivos.