• Case Stihl

    Case Stihl

    Simulação auxiliando a Stihl a incrementar produtividade.

    por Sidnei Barronio - Andreas Stihl - Brasil

"... Conseguimos um aumento de 17% da produção diária, sem investimento em equipamentos ou pessoas."

Sobre a empresa

Desde 1926, a Stihl tem se especializado no desenvolvimento e manufatura de uma grande linha de ferramentas independentes e portáteis, que operam a eletricidade ou combustível. São motosserras, roçadeiras, cortadores de cerca, bombas, sopradores, aspiradores, cortadores a disco além de correntes e sabres para motosserras. A Stihl é um grupo de empresas que emprega mais de 5.500 pessoas no mundo todo. Os produtos da Stihl são vendidos e tem assistência técnica em mais de 130 países envolvendo cerca de 30.000 representantes.

O Cilindro

Cilindro Stihl

A maioria dos implementos da Stihl é equipada com um motor dois tempos produzido em três unidades fabris da Stihl. A fábrica de cilindros para os motores da Stihl fica localizada no Brasil.

O processo de fabricação de cilindros envolve quatro diferentes etapas: Fundição, Usinagem, Cromagem e Brunimento. O planejamento de produção é desenvolvido em um tradicional sistema MRP (SAP/R3ä) e é desdobrado para cada estágio do processo. Contudo, o sequenciamento da produção da etapa de cromagem é estabelecido pelo próprio encarregado de fábrica manualmente.

Objetivos e escopo

O Problema

A cromagem é uma área de planejamento de produção bastante complexa. Apesar de não ser considerada como o gargalo da produção de cilindros, um sequenciamento inadequado de produção pode comprometer o fluxo de peças para o setor de brunimento. A cromagem configura-se desta forma como um recurso com restrição de capacidade. Existem cerca de dez modelos diferentes de cilindros com diferentes dimensões e diferentes requisitos de processamento como, por exemplo, tempos de cromagem, tamanhos de lote, roteiro de fabricação, entre outros. Analisando-se a cromagem, conclui-se que os requisitos para um projeto de simulação são verificados: O processo é complexo, o sistema apresenta comportamento estocástico (variabilidade estatística dos dados) e ocorre a interdependência entre os elementos do sistema.

As Metas

  • Como aumentar a produtividade do cilindro protegendo os investimentos já feitos?
  • Quais os fatores não visualizados que impactam na performance da cromagem? Porquê algumas vezes a cromagem se torna o gargalo do sistema?
  • Quantos cilindros a mais seriam obtidos se o tempo de um processo específico fosse reduzido? Qual seria então o novo gargalo?
  • Como podem ser validadas as mudanças de processo, determinando os seus benefícios, antes da introdução das mesmas?
  • Como pode ser verificado se um programa de produção proposto é viável ou não? Qual o impacto de diferentes mix
  • Quantos cilindros a mais seriam obtidos se o tempo de um processo específico fosse reduzido? Qual seria então o novo gargalo?
  • Como podem ser validadas as mudanças de processo, determinando os seus benefícios, antes da introdução das mesmas?
  • Como pode ser verificado se um programa de produção proposto é viável ou não? Qual o impacto de diferentes mix de produção? Questões como estas também contribuíram para a adoção da simulação computacional.

O Modelo

Modelo de simulação do processo
  • O modelo da cromagem levou em consideração as regras de processo que regem o fluxo e o planejamento de produção de peças na cromagem de cilindros:
  • Os Cilindros foram agrupados em famílias em função da similaridade de processo e dos tamanhos de lotes de processamento com o intuito de simplificar o modelamento sem sacrificar a acuracidade.
  • O planejamento de produção (diferentes mix de produtos) foi introduzido como um arquivo externo tipo "arrival"(através de uma planilha do Microsoft Excel)
  • A maioria das regras de cromagem, como tempos de processo e tamanhos de lote foram parametrizadas para permitir experimentação de diferentes situações.
  • Os tempos de duração dos processos foram considerados através de distribuições estatísticas.
  • A ocupação dos equipamentos e dos recursos também foi considerada no modelamento.

Resultados e Ganhos

Os resultados foram mensurados através de indicadores típicos de sistemas produtivos: produtividade, tempo de atravessamento (Lead time) e estoque em processo. O modelo foi construído para uso contínuo pelos analistas de processo e planejadores da cromagem. Devido a capacidade de execução do modelo por diversos usuários, versão Run Time, é possível analisar diversos cenários em diferentes locais.

Uma vez tendo sido validado o modelo, diferentes mix de produção, baseados nos programas de produção usuais, foram estabelecidos testados. Foram realizadas 10 replicações com cada mix para identificar as diferenças nas condições de trabalho e os resultados de performance da cromagem. Após a avaliação de quatro diferentes cenários a diferença em termos de produção horária foi de cerca de 12% por dia. A partir destas considerações foram sugeridas melhorias nos lotes de transferência e de processamento que levaram a um aumento de 17% de produção diária, sem investimentos em equipamentos ou pessoas. A partir da análise dos resultados da simulação tornou-se possível identificar e gerenciar melhor os fatores que influenciam na performance da cromagem:

  • O sequenciamento é o motivo do comportamento de CCR identificado no sistema real.
  • O tamanho dos lotes de processamento e transferência é um dos limitantes a uma melhor performance da cromagem.
  • O processo de inspeção final apresenta a maior variabilidade dentre os processos. Todavia, não pode ser considerado como o gargalo devido este fato.

Benefícios

As vantagens indiretas da aplicação da simulação neste projeto podem ser resumidas a:

  • Habilidade de identificar contingências do sistema e gerenciá-las antecipadamente, respondendo rapidamente a mudanças no mix de produção ou a um equipamento parado para manutenção;
  • Teste e validação de mudanças de processo em termos de produtividade, lead time and carga de trabalho dos recursos e equipamentos.
  • Um melhor entendimento sobre o comportamento do sistema.
  • Dados mais precisos sobre lead time e estoques em processo para alimentar o planejamento MRP.
  • Identificação dos fatores de maior impacto sobre a performance do sistema como forma de evitar situações de baixo resultado.

Projetos Futuros

Os outros três macro processo que compõem a fabricação de cilindros (Fundição, Usinagem e Brunimento) deverão ser modelados com a mesma abordagem para obter resultados de melhoria semelhantes para o restante da fábrica de cilindros. Devido a possibilidade de combinação de modelos é possível formar um completo, ou então considerar os dados de saída de um modelo como de entrada de outro. Adicionalmente uma interface de fácil uso ao ProModel deverá ser desenvolvida para que usuários que não dominam o simulador possam testar seus próprios cenários e alternativas.

Conclusões

Simulação da linha de produção.

O uso da simulação para analisar o sistema de cromagem abriu uma nova possibilidade em termos de suporte a tomada de decisão e melhoria de produtividade em sistemas produtivos. Através da simulação é possível analisar com segurança e confiança os futuros resultados de operação do sistema sem comprometer os resultados atuais. Este é um dos argumentos mais fortes para utilização da técnica. O aumento de produtividade da área da cromagem é apenas uma das possibilidades avaliadas com o modelo. A contínua experimentação deste permitirá que novas oportunidades sejam identificadas e implementadas.