No atual mercado globalizado, a crescente concorrência faz com que as empresas busquem destaque para se manterem competitivas (21). Diante deste cenário, é necessário melhorar o desempenho produtivo (22) com técnicas para aumentar a produtividade, como o conceito de manufatura enxuta (lean manufacturing), que visa otimizar os processos, reduzir os desperdícios e recursos desnecessários na produção (1,13), com base no conceito de melhoria contínua (3).

No caso do setor automotivo, a necessidade de redução de custo se destaca, tendo em vista que 60 a 65% das despesas estão relacionados ao custo de matéria-prima e insumos, o que influencia o custo final do produto (11).

 

Revisão da literatura

Lean manufacturing

Com o mundo cada vez mais competitivo, as empresas buscam alternativas para sobreviver no mercado. Alguns recursos gerenciais podem auxiliar nessa busca. O lean manufacturing atende a essa necessidade, pois tem como foco a redução de desperdício. Esse método abrange alterações de operações e de gerenciamento, visando melhorar o processo produtivo (18) . Segundo Rodrigues et al. (19), ele surgiu a partir de técnicas japonesas que visavam diminuir os custos de produção e aumentar a competitividade.

Os seus quatro princípios são:

a) Trabalho em equipe;
b) Comunicação;
c) Uso eficiente de recursos e eliminação de desperdícios;
d) Kaizen (melhoria contínua).

A aplicação do lean manufacturing em uma empresa do setor automotivo, por exemplo, pode contribuir para que ela se mantenha no mercado de forma competitiva e que consiga operar conforme os padrões requeridos mundialmente (10). Damião et al. (7) e Barreto (1) afirmam que esse método possibilit a result ados satisfatórios mesmo com baixo investimento financeiro, bem como a melhoria do processo, redução de custos e de defeitos de fábrica.

Para que não haja resistência em relação às mudanças de processo e sim um comprometimento de melhoria, é utilizado o método kaizen, que auxilia a empresa a obter os seus resultados (10).

 

Kaizen

A palavra “kaizen” significa “melhoria contínua”. Esse método é confundido com o voltado para a produção enxuta. O lean manufacturing trata da redução de desperdícios, enquanto o kaizen procura melhorar continuamente o processo, sendo um dos métodos que sustentam a produção enxuta (16). Trata-se de um procedimento de mudança organizacional que abrange todos os departamentos e processos da empresa. A mudança deve ser contínua, iniciada em pequena escala e centrada nos trabalhos grupais. O kaizen visa à qualidade de produtos e serviços, e tende à obtenção de níveis satisfatórios de qualidade a longo prazo pela colaboração de pessoas, privilegiando a melhoria gradual. Sua aplic aç ã o d eve s e guir alguns passos, como: definir a área em que a melhoria será aplicada, escolher a equipe que aplicará o conceito, identificar o benchmarking (referência a ser baseada), verificar o processo atual, realizar um teste inicial e, por último, implementar as melhorias (5) . A aplicação desse método no setor automotivo visa aperfeiçoar os tempos, diminuir os desperdícios e minimizar os erros. Ele abrange os lados comportamentais e operacionais da empresa, porém é importante que os objetivos da melhoria sejam apresentados de forma clara (6).

Além de proporcionar estabilidade aos processos, o kaizen motiva as pessoas a melhorarem continuamente. Scotelano (20) destaca que isso só é possível se todos os colaboradores da empresa estiverem envolvidos no projeto. Habitualmente, a melhoria contínua é aplicada quando se almeja aperfeiçoar o processo de produção, tendo em vista que os resultados dos processos relacionados determinam como eles podem ser melhorados (8).

 

Objetivos de desempenho da produção

Segundo Slack et al.(23), os objetivos de desempenho da produção são aplicados para atender às necessidades de fornecedores, acionistas, empregados, consumidores e da sociedade. Os cinco objetivos de desempenho da produção são:

a) Qualidade: está relacionada às necessidades do cliente, tanto no que se refere à produção como à concepção do produto, abrangendo oito categorias: desempenho, características, confiabilidade, conformidade, durabilidade, atendimento, estética e qualidade percebida(4);

b) Rapidez: demonstra quanto tempo o produto ou serviço demora a ser entregue(9);

c) Confiabilidade: determina que as atividades sejam realizadas no tempo certo para que o consumidor receba o seu produto ou ser viço no prazo estabelecido (23);

d) Flexibilidade: capacidade de fazer várias coisas, de formas diferentes e com as habilidades necessárias(22);

e) Custo: está relacionado aos custos de produção. Empresas concorrentes em preço são influenciadas pelo custo diretamente, interferindo no preço final do produto. Para companhias que não concorrem diretamente em preço, o custo influencia o lucro, pois tudo que é reduzido no custo operacional é acrescido nos lucros (14).

A redução de custo é um fator importante para que as empresas consigam se destacar no mercado. Slack e Lewis (22) explicam que para obter a redução dos custos produtivos, é necessário realizar operações com alta qualidade, de maneira confiável, com rapidez e flexibilidade. Quanto maior a redução do custo de produção, maior a margem de negociação para aumentar a competitividade e o lucro.

 

Custos de produção

As empresas devem ter total domínio de todos os seus custos de produção para que seja possível avaliar os processos e analisar as possibilidades de melhoria (17).

A importância dos custos empresariais, conforme Moura (15) , abrange muito mais do que as áreas financeira e de contabilidade. A ciência global dos custos é importante para a tomada de decisões e contribui para a elaboração de estratégias de otimização dos resultados da empresa, a curto e longo prazo. Uma das estratégias para alcançar a vantagem competitiva é a redução de custos de produtos e serviços.

Segundo Slack et al.(23) , a empresa deve ter os menores custos de produção para poder disponibilizar os seus produtos a preços competitivos. Devem ser avaliados os seguintes tipos de custos:

a) Funcionários: custos referentes aos colaboradores da empresa (salários, documentação);

b) Instalações/tecnologias/equipamentos: custos referentes às compras, à conservação, operação e substituição de máquinas e equipamentos para a produção;

c) Materiais: custos relacionados aos materiais consumidos ou transformados na produção (matéria-prima).

Para garantir a eficiência competitiva em relação aos custos de materiais é preciso quantificar os insumos necessários para a fabricação de um produto. Ela é inversamente proporcional aos custos, ou seja, reduzindo a quantidade de insumos tem-se a redução do custo do produto e o aumento da eficiência do processo (12).

 

Metodologia do desenvolvimento da pesquisa

A empresa pesquisada é do ramo de autopeças e sua produção média diária é de 40 mil produtos, com um mix de 450 unidades. Toda a sua produção é realizada em seis linhas de montagem, que possuem o mesmo sequenciamento produtivo (estamparia, laminação, montagem e soldagem), conforme apresentado na figura 1.


Fig. 1 – Processo produtivo. Fonte: autores (2015).

 

Visando à redução dos custos da empresa, foi formada uma equipe para buscar melhorias que possibilitassem a redução de custos descritos por Slack (23); custos de funcionários, de instalações/tecnologias/equipamentos e de materiais.

Por meio da análise do processo de fabricação, foram realizadas reuniões durante visitas ao chão de fábrica, e foi constatado que o processo de soldagem poderia ser otimizado, priorizando os custos de materiais. Foi verificado que o consumo de gás de proteção no processo de soldagem não era controlado de forma a possibilitar o ajuste ideal da sua vazão para cada fase do processo, ocasionando desperdício. Em seguida, foi definido um projeto de implantação e validação de um sistema de controle de vazão do gás de proteção para a soldagem na linha de montagem, visando à redução do consumo desse gás. Inicialmente, foi definida a implantação desse sistema para uma linha de montagem, de um total de seis. Cada uma delas utiliza oito tochas de soldagem e possibilit a a fabricação de duas peças simultaneamente, com uma produção média diária de 6.700 produtos.

O projeto foi realizado em oito meses, dos quais três foram voltados ao desenvolvimento e pesquisa de controladores de vazão existentes no mercado que poderiam ser utilizados,enquanto dois meses abrangeram a instalação e os testes do equipamento na linha de montagem e outros três meses foram dedicados à coleta e análise dos dados referentes à redução do consumo de gás.

A análise dos resultados foi realizada por meio da observação do consumo mensal de gás de proteção a fim de avaliar a viabilidade da aplicação. Foi verificada uma tendência na redução anual do consumo de gás de proteção.

 

Processo de soldagem (sem regulagem automática de vazão)

Como pode ser obser vado na figura 1, o processo de fabricação inicia com a estampagem e laminação, sendo realizado o corte e a conformação do material. Em seguida, as peças são enviadas ao estoque para aguardar o início da produção na linha de montagem. No abastecimento da linha, é realizada a pré-montagem e soldagem do conjunto (estampado e laminado) de modo a garantir a união das partes, sendo o produto enviado para inspeção após o processo final.

A soldagem aplicada é do tipo MAG ( metal active gas ) , que utiliza gases ou mistura de gases ativos visando proteger a poça de fusão de componentes atmosféricos. A proteção gasosa utilizada varia de acordo com cada produto, sendo possível utilizar misturas (90% Argônio e 10% de CO2), ou somente CO2. Os gases são provenientes de tanques de armazenamento de grande porte, sendo transportados por tubulações pressurizadas a 5,5 bar até as linhas de montagem. Seu fluxo é controlado por meio de um painel eletro pneumático (figura 2) , cuja função é selecionar o tipo de gás (CO2 1 e 2). Uma válvula “Elemento OU” automática (3), modelo Festo, realiza a adequação do circuito para o gás selecionado. O controle é realizado por um CLP modelo Allen-Bradley DTA M Micro, que comanda o acionamento da válvula direcional (4) modelo Parker 2/2 vias, possibilitando a passagem do gás para o bocal da tocha (5). Além disso, ele comanda a purga de ar comprimido (6) no bocal para limpar as tochas após a confecção do cordão de solda.


Fig. 2 – Circuito eletropneumático de uma tocha. Fonte: autores (2015).

 

O equipamento de soldagem utilizado foi o modelo Aristo Power 460, da Esab, e os seus parâmetros foram ajustados conforme instruções fornecidas pelo departamento de engenharia. As configurações do equipamento abrangem velocidade do arame, voltagem, choque, pendente de cur va, potência, tempo de soldagem, tensão e corrente do arco, sendo regulados conforme as fases da soldagem, variando de arranque (início do processo), principal (durante) e cratera (final). A vazão da proteção gasosa consta das instruções, entretanto, devido à disposição da linha projetada, o operador não tem a possibilidade de ajustar a vazão do sistema.

A vazão é determinada por um orifício calibrado na saída do manifold (sistema de adequação operacional das válvulas aos circuitos hidráulicos /pneumáticos), que restringe a saída do gás resultando em um fluxo constante. Ele é dimensionado para restringir uma vazão que resulte em 25 l/min. Este valor foi especificado devido ao posicionamento das tochas em relação à peça a ser soldada, que, de acordo com o depar tamento de engenharia, seria o valor suficiente para cobrir os possíveis erros operacionais relacionados ao posicionamento das tochas durante a preparação do maquinário. Foi identificado que o tamanho do cordão de solda mais utilizado nos processos de fabricação era o de 60 mm. A partir disso, foi realizada uma medição do processo atual, o qual utiliza o arame com diâmetro de 1,2 mm AWS ER70S6 que é aplicado sobre um aço macio SAE 1020 de 2,25 mm de espessura. Os parâmetros elétricos definidos pela engenharia foram embasados na transferência metálica de curto-circuito.

A figura 3 apresenta o comportamento da vazão de gás nas oito tochas da linha de montagem, demonstrado pelo monitor de soldagem da marca Binzel.


Fig. 3 – Variação da vazão do processo (sem regulagem automática). Fonte: autores (2015).

 

Como pode ser observado na figura 3, a vazão medida atinge pico de 40 l /min devido ao acúmulo de pressão na rede (acionamento), e mantém-se em 32 l /min (soldagem). Todo este processo gera um consumo de 3 litros de proteção gasosa em cada tocha, ou seja, 24 litros de consumo na linha.

 

Soldagem (com regulagem automática de vazão)

Visando à redução do consumo de matéria-prima no processo produtivo, a empresa iniciou o projeto de implantação de um regulador automático de vazão em sua linha de montagem. Ele foi aplicado nas oito tochas da linha de montagem. O equipamento instalado foi o EWR-Binzel, que possibilita o controle do fluxo de proteção gasosa na soldagem, realizando correções no fluxo de gás conforme ocorrem variações da corrente elétrica  durante as etapas do processo (acionamento, aproximação, soldagem, término), proporcionando uma proteção gasosa com maior cobertura (figura 4).


Fig. 4 – Comparação entre processo convencional e processo utilizando o regulador. Fonte: Binzel (2014).

 

Como pode ser observado na figura 4, no processo convencional a velocidade de saída do gás no bocal da tocha é maior, ao passo que a área de cobertura é menor. Com a aplicação do regulador e a redução da velocidade de saída do gás, a área coberta aumenta consideravelmente, o que possibilita uma maior proteção do cordão de solda. Na aplicação com o controlador de vazão, as válvulas do circuito eletropneumático foram mantidas e somente foi feita a instalação do regulador(7) (um equipamento por tocha), conforme apresentado na figura 5.


Fig. 5 – Sistema eletropneumático (com controlador de vazão). Fonte: autores (2015).
 

A partir da instalação do regulador de vazão (figura 5), foram iniciados os testes que tinham como principal objetivo utilizar o menor valor de vazão possível, atendendo a todas as especificações do cliente. Todos os testes foram realizados com a aplicação de cordão de solda de 60 mm, visto que é o mais utilizado, representando 65% da produção.

A figura 6 apresenta a variação da vazão obtida nos testes (situação de menor consumo) com o uso do regulador.


Fig. 6 – Variação da vazão aplicando o regulador. Fonte: autores (2015).
 

Conforme apresentado na figura 6, o teste que proporcionou o melhor resultado foi realizado com uma vazão média de 12 l/min, utilizando 1 litro de gás de proteção por tocha (mistura Argônio e CO2). O cordão de solda apresentou os mesmos padrões de qualidade obtidos pelo processo que utiliza 32 l/min (sem regulador).

 

Análise dos resultados

A tabela 1 apresenta os resultados de consumo de gás de proteção para um ciclo de linha (produção de duas peças simultaneamente). A tabela compara a situação da linha sem regulagem automática de vazão com a da que conta com regulagem automática de vazão.

Como pode ser observado na tabela 1, foi possível realizar uma redução da vazão e do volume de gás de 62,5% e 66,7%, respectivamente. Considerando os resultados dessa tabela, aplicando os percentuais de mistura de argônio e CO2 no volume de gás utilizado, tem-se a seguinte situação na tabela 2.

O custo de compra dos gases é de R$ 0,54/kg e R$ 3,40/m3 para CO2 e argônio, respectivamente. Como os valores de custo e os obtidos por medições possuem unidades diferentes, foi aplicada a conversão das unidades dos valores observados na aplicação (CO2: de litros para kg; argônio: de litros para m3), para adequar aos valores do custo de compra e calcular a redução. Comparando as duas situações (com e sem regulagem automática), e considerando uma produção média de 6.700 produtos/dia e 20 dias trabalhados no mês, são apresentados os seguintes resultados na tabela 3.

Como pode ser observado na tabela 3, a redução do consumo mensal foi de R$ 3.846,02 e no período de um ano foi de R $ 46.152,25. De acordo com esses dados, é possível obter o retorno do investimento, para a instalação do sistema com regulagem automática de vazão, em um período de 11 meses.

 

Considerações finais

Este trabalho demonstrou, por meio de uma pesquisa em uma empresa do setor de autopeças, que o uso dos conceitos de lean manufacturing, apoiado pelo conceito de melhoria contínua (kaizen), contribui para a redução dos custos do processo produtivo.

Como pôde ser observado nos resultados, a instalação de reguladores de vazão em uma linha de montagem possibilitou uma redução de custos de 66,7%, estimando uma redução do custo anual de produção de R$ 46.152,25 e retorno do investimento em 11 meses.

Deve ser ressaltado ainda, que, com esta aplicação, podem surgir novas oportunidades de projetos de melhoria contínua numa empresa como, por exemplo, de instalação de reguladores em linhas de montagem que não dispõem desse recurso, além de estudos relacionados aos custos logísticos (devido à redução do consumo de gás de proteção) e à parametrização dos processos de soldagem para cada tipo de produto e características do cordão de solda.

 

Referências

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