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Arranjo Físico 1
Projeto do Arranjo Físico
Arranjo Físico 2
Projeto do Arranjo Físico (Layout)
Projetar um arranjo físico é decidir onde colocar todas as instalações, máquinas, equipamentos e pessoal de produção.
O arranjo físico determina a maneira pela qual os recursos transformados - materiais, informação e clientes - fluem através da operação.
Arranjo Físico 3
Tipos Básicos de Arranjo Físico
• Posicional
• Por Processo(Funcional)
• Celular
• Por Produto
Arranjo Físico 4
Produto
Equipamento
(Móvel)Funcionários
Funcionário
Funcionários
Workstation Equipamento Esteira
Célula Célula
DepartamentosMáquinas de
ProduçãoPeça
Tipos de Layout
Posicional Funcional
Produto ou Linha
Celular
Arranjo Físico 5
Arranjo Físico Posicional
O arranjo físico posicional difere radicalmente dos outros três arranjos porque, enquanto nesses o material é transportado de uma estação de trabalho para outra, formando um fluxo de trabalho, no posicional as estações de trabalho é que são trazidas próxima ao produto sendo transformado.
Arranjo Físico 6
Arranjo Físico Posicional - Exemplos Cirurgia do coração - pacientes não devem ser movidos do local e
os recursos de transformação devem vir até o paciente. Restaurante de alta classe - clientes se recusariam em deslocar
até a comida. Manutenção de computadores de grande porte - produto muito
grande e delicado para ser movido até ao fabricante. Montagem de aviões - produto muito grande para ser movido e
grande diversidade de operações de montagem. Construção de um edifício - espaço deve ser alocado aos vários
recursos transformadores.
Arranjo Físico 7
Arranjo Físico por Processo• No arranjo físico por processo, também
denominado arranjo físico funcional ou layout funcional, processos similares são localizados juntos um do outro.
• Produtos, informação ou clientes irão fluir através da operação, percorrendo um roteiro de processo a processo, conforme suas necessidades.
Arranjo Físico 8
• Usinagem de produtos feitos sob encomenda– Setor de torneamento– Setor de furação– Setor de Tratamento
térmico– etc
Exemplos de Layout Funcional• Supermercado
– Setor de comida congelada– Setor de frutas e legumes– Setor de bebidas
• Hospital– Sala de cirurgia– Sala de Raios-X– Laboratórios
Arranjo Físico 9
Arranjo Físico por ProdutoO arranjo físico por produto, também denominado linha de produção ou linha de montagem, procura definir a seqüência em que os recursos produtivos devem ser dispostos de modo a processar o produto, cliente ou informação.
Uma linha de Montagem é um conjunto de estações de trabalho, geralmente interligadas por um sistema contínuo de movimentação de materiais, projetado para montar peças e realizar quaisquer outras operações necessárias para produzir um produto.
Arranjo Físico 10
Arranjo Físico por Produto - Exemplos Montagem de automóveis - uma mesma seqüência de
processos é usada para completar cada modelo. Restaurante self-service - Os clientes passam por várias
seções(frios, prato principal, sobremesas, café) sempre na
mesma seqüência. Programa de vacinação em massa - todos os clientes
requerem a mesma seqüência de atividades tais como
identificação, vacinação e aconselhamento. Fabricação de sapatos – as diversas peças são adicionadas
segundo uma seqüência determinada.
Arranjo Físico 11
Vantagens e Desvantagens dos Layouts
•Flexibilidade de mix e produto muito alta•Produto ou cliente não movido ou perturbado•Alta variabilidade de tarefas para a mão de obra
• Custos unitários muito altos• Programação de espaço ou atividades pode ser complexa• Pode significar muita movimentação de mão-de-obra e equipamentos
Layout Posicional
Vantagens Desvantagens
Arranjo Físico 12
Vantagens e Desvantagens dos Layouts
•Flexibilidade de mix e produto muito alta•Relativamente robusto em caso de interrupção de etapas•Supervisão de equipamentos e instalações relativamente fácil
•Baixa utilização de recursos•Pode ter alto estoque em processo•Fluxo complexo pode ser difícil de controlar
Layout por Processo
Vantagens Desvantagens
Arranjo Físico 13
Vantagens e Desvantagens dos Layouts
•Balanço entre custo e flexibilidade•Tempo de produção reduzido•Baixo inventário em processo•Maior motivação do operário
•Pode ser caro reconfigurar o arranjo físico atual•Pode requerer capacidade adicional•Pode reduzir níveis de utilização de recursos
Vantagens Desvantagens
Layout Celular
Arranjo Físico 14
Vantagens e Desvantagens dos Layouts
•Baixos custos unitários para altos volumes•Uso de equipamento especializado – máxima produtividade•Movimentação de clientes e materiais conveniente
•Pode ter baixa flexibilidade de mix•Não muito robusto contra interrupções•Trabalho pode ser repetitivo•Investimento pode ser alto
Layout por Produto
Vantagens Desvantagens
Arranjo Físico 15
Projeto Detalhado do Arranjo Físico
Saída do projeto detalhado:• a localização física de todas as instalações,
equipamentos, máquinas e pessoal que constituem os centros de trabalho da operação
• o espaço a ser alocado a cada centro de trabalho• as tarefas que serão executadas por cada centro de
trabalho
Arranjo Físico 16
Qualidades de um Bom Arranjo Físico
• Segurança inerente• Extensão adequada do fluxo• Visibilidade do fluxo• Conforto da mão-de-obra• Coordenação gerencial• Acesso fácil visando limpeza e manutenção• Uso adequado do espaço• Flexibilidade de longo prazo
Arranjo Físico 17
Arranjo Físico por Produto
• O arranjo físico por produto tem por objetivo arranjar os recursos produtivos de forma a conformar-se às necessidades de processamento do produto ou serviço.
E1 E2 E3 En
Montagem = (elementos de trabalho)
Arranjo Físico 18
Arranjo Físico por Produto
• Princípio da Intercambiabilidade• Princípio da Divisão do Trabalho
Situação desejável
Alto volume de produção de um único ítem
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Arranjo Físico por ProdutoLinhas de Montagem para Múltiplos Produtos
(Multiple Product Line)•Família de Produtos muito similares.•Periodicamente a linha tem de ser preparada para a produção de um outro produto da família.•Somente 1 produto é montado por vez na linha.
Arranjo Físico 20
Arranjo Físico por ProdutoLinhas de Montagem para Vários Produtos Simultâneos (Mixed Product Line)Família de Produtos muito similares.Estações são projetadas para montar vários produtos simultaneamente presentes na linha.Em um determinado instante, vários produtos estão sendo montados na linha em diferentes estações de trabalho.
Arranjo Físico 21
Questões Envolvidas no Projeto • Quantas linhas devemos adotar?
• Qual o objetivo do projeto? --> Minimização do tempo ocioso.
• Linha síncrona ou assíncrona?
• Vamos utilizar Buffers?
Arranjo Físico 22
• O tempo de ciclo dos arranjos físicos por produto é o tempo gasto entre a finalização de dois produtos consecutivos.
Qp = Demanda provável do produto durante certo período de tempo
Td = Tempo disponível para a produção durante o mesmo intervalo
Tempo de Ciclo(Tc)
Tc = Td/Qp
Arranjo Físico 23
Queremos produzir160 produtos por semana e o tempo disponível para isso é de 40 horas. Determinar o Tc.
Solução:
Tc = (tempo disponível)/(quantidade a ser processada)
Tc = 40/160 = 0,25 horas = 15 minutos
O arranjo físico deve ser capaz de produzir um produto a cada 15 minutos.
Exemplo
Arranjo Físico 24
Decisões Envolvidas no Projeto
• Que tempo de ciclo é necessário?• Quantos estágios são necessários?• Como lidar com variações no tempo de
cada tarefa?• Como balancear o arranjo físico?• Como arranjar os estágios?
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Decisões Envolvidas no Projeto
• Que tempo de ciclo é necessário?• Quantos estágios são necessários?• Como lidar com variações no tempo de
cada tarefa?• Como balancear o arranjo físico?• Como arranjar os estágios?
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Número de Estágios
• O número de estágios depende do tempo do ciclo e do tempo ou quantidade de trabalho necessária para produzir um produto.
• Exemplo: Tempo médio para produzir um produto = 60 min e tempo do ciclo = 15 min.
Número de estágios = 60/15 = 4
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Variação do Tempo da Tarefa• Na prática haverá variação do tempo de
processamento requerido em cada estágio devido a:– Cada produto ou serviço processado pode ser diferente dos
outros. Ex: diferentes modelos de carros processados na mesma linha.
– Produtos ou serviços em série, embora essencialmente semelhantes, podem requerer pequenas diferenças de tratamento.
– Variações na coordenação física e no esforço da pessoa que executa a tarefa
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Balanceamento da LinhaC
arga
Estágio
Tempo de ciclo
1 2 3 4C
arga
Estágio
Tempo de ciclo
1 2 3 4
Balanceamento ideal Balanceamento não ideal
•Criação de filas temporárias•Perda de tempo disponível de trabalho
Conseqüências
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Perda por BalanceamentoC
arga
Estágio
Tempo de ciclo
1 2 3 4
Trabalho alocado para o estágio
Tempo ocioso
Car
gaEstágio
Tempo de ciclo = 3 min
1 2 3 4
2,82,6
2,73,0
Tempo ocioso a cada ciclo = (3-2,8) + (3-2,6) + (3-2,7) = 0,9 min
Arranjo Físico 30
Perda por Balanceamento
Tcn
teTcPerda
n
ii
1
Perda = 0,9/(4x3) = 0,9/12 = 0,075 ou
Perda = 7,5 %
Arranjo Físico 31
Diagrama de Precedência
Operação a 5 min Operação e 8 minOperação b 10 min Operação f 7 minOperação c 6 min Operação g 5 minOperação d 9 min Operação h 10 min
Coluna 1 Coluna 7Coluna 6Coluna 2 Coluna 3 Coluna 5Coluna 4
a
d
cb e g h
f
5 min 10 min 6 min
9 min
8 min
7 min
5 min 10 min
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Balanceamento - Abordagem Geral
• Alocar os elementos do diagrama de precedência ao primeiro estágio, começando da esquerda, na ordem das colunas até que a quantidade de trabalho (tempo) alocada ao estágio se encontre próxima, mas não superior, ao tempo de ciclo.
• Repita o mesmo procedimento com os outros estágios até que todos os elementos de trabalho(operações) tenham sido alocados.
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Balanceamento - Abordagem Geral
• Simplesmente escolha o maior que caiba no tempo remanescente daquele estágio.
• Escolha o elemento com o maior número de atividades subseqüentes, ou seja, aquele com o maior número de elementos que só podem ser alocados depois que aquele o for.
Questão Chave: Como selecionar um elemento a ser alocado quando mais de um elemento puder ser escolhido?
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ExemploOperação a - Retirada da forma e rebarbação 0,12 minOperação b - Conformação e recortes 0,30 minOperação c - Colocar recheio de amêndoas 0,36 minOperação d - Colocar recheio branco 0,25 minOperação e - Decoração com cobertura vermelha 0,17 minOperação f - Decoração com cobertura verde 0,05 minOperação g - Decoração com cobertura azul 0,10 minOperação h - Aplicação de transfers 0,08 minOperação i - Transferência para base e embalagem 0,25 min
Conteúdo total de trabalho 1,68 min
a
e
cb d g if
0,12 min 0,30 min 0,36 min
0,17 min
0,25 min
0,05 min
0,10 min
0,25 min
h
0,08 min
Arranjo Físico 35
Exemplo
a
e
cb d g if
0,12 min 0,30 min 0,36 min
0,17 min
0,25 min
0,05 min
0,10 min
0,25 min
h
0,08 min
Estágio 1 Estágio 2 Estágio 3 Estágio 4
Tc=0,48 min
Arranjo Físico 36
ExemploC
arga
Estágio
Tempo de ciclo = 0,48 min
1 2 3 4
0,42
0,360,42
0,48
Tempo ocioso = (0,48-0,42) + (0,48- 0,36) + (0,48- 0,42) + (0,48- 0,48) = 0,24 min
Perda = 0,24/(4x0,48) = 12,5%
Arranjo Físico 37
Heurísticas para Solucionar o Problema
Arranjo Físico 38
•RANKED POSITIONAL WEIGHT HEURISTIC
•COMSOAL = COmputer Method for Sequencing
Operations for Assembly Lines
Principais Heurísticas
Arranjo Físico 39
RANKED POSITIONAL WEIGHT HEURISTIC
• Essa heurística gera uma única seqüência• Uma tarefa é priorizada baseado em seu tempo e
no tempo de suas tarefas sucessoras• As tarefas são designadas às estações com base
nesta ordem• Heurística com um único ciclo• Positional weight
Pwi = ti + (tempos das tarefas sucessoras)
Arranjo Físico 40
Procedimento RPW
•Ordenação das tarefas. Para todas as tarefas i = 1, 2, ..., N compute Pwi. Ordene as tarefas segundo valores decrescentes de Pwi.
•Alocação das tarefas. Para as tarefas ordenadas i = 1, 2, ..., N designe a tarefa i à primeira estação possível
Arranjo Físico 41
Selecione atividade remanescente com o maior
PP
Esta atividade é a que tem o
mais baixo PP?
Selecione elemento com o próximo mais alto PP
Abra próxima estação de trabalho
Início
Selecione a atividade com o maior PP
Ti < TC?
TC = TC - Ti
TC = TC
Alocar atividade na estação de trabalho*
Todos as atividades
foram alocadas?
Pare
Todos os antecessores
imediatos foram alocados?
S
S
S
S
N
N
N
N
* E retirar a atividade da lista de atividades não alocadas
TC = TC
Arranjo Físico 42
Exemplo
Um produto requer nove operações em seu processo de montagem. A relação de precedência entre as tarefas é dada pela figura 1 e os tempos requeridos pelas tarefas são dados na tabela 1. Assumindo que o produto em questão tenha uma demanda de 285 unidades por semana e que a jornada de trabalho seja de 40 horas semanais, determinar como a linha de montagem deve ser constituída para esse produto.
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Diagrama de Precedência
2
4
86
7
5
9
3
1
Arranjo Físico 44
Tempos
Atividades
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tempo (horas)
0,05 0,03 0,04 0,05 0,01 0,04 0,05 0,04 0,06
Arranjo Físico 45
Solução
i\j Ti 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PP
1 0,05 0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0,37
2 0,03 0 0 0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0,28
3 0,04 0 0 0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0,29
4 0,05 0 0 0 0 +1 +1 +1 +1 +1 0,25
5 0,01 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 0,07
6 0,04 0 0 0 0 0 0 0 +1 +1 0,14
7 0,05 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 0,11
8 0,04 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 0,10
9 0,06 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,06
TarefasTa
refa
s
Arranjo Físico 46
Número mínimo de EstaçõesO lógica do procedimento Ranked Positional Weight é alocar atividades às estações de trabalho, segundo valores decrescentes do peso posicional (PP), de modo que a soma dos tempos requeridos nas atividades seja a mais próxima possível do tempo de ciclo. Para uma demanda de 285 unidades por semana (jornada de 40 horas), o tempo de ciclo seria de:
O número mínimo de estações de trabalho pode ser calculado por:
unidadehPHC /14,0
28540
estaçõesCT
K i 364,214,037,0
Arranjo Físico 47
Procedimento RPW- Tc=0,14sEstação de
Trabalho (k) Atividade
(i) Peso
Posicional
Antecessores imediatos
Tempo da Atividade (Ti)
Tempo da Estação (Ti)
Desbalanceamento TC
1 1 0,37 - 0,05 0,05 0,09
1 3 0,29 1 0,04 0,09 0,05
1 2 0,28 1 0,03 0,12 0,02
2 4 0,25 2, 3 0,05 0,05 0,09
2 7 0,11 4 0,05 0,10 0,04
2 6 0,10 4 0,04 0,14 0
3 8 0,10 6 0,04 0,04 0,10
3 5 0,07 6 0,01 0,05 0,09
3 9 0,06 5, 7, 8 0,06 0,11 0,03
Arranjo Físico 48
Resultado
Estação Tempo Remanescente Tarefas Alocadas
1 0.14, 0.09, 0.05, 0.02 1, 3, 2
2 0.14, 0.09, 0.04, 0.0 4, 7, 6
3 0.14, 0.10, 0.09, 0.03 8, 5, 9
Arranjo Físico 49
Procedimento COMSOALCOMSOAL = COmputer Method for Sequencing Operations for Assembly Lines
Gera uma solução aleatória e pode ser usado na solução de muitos tipos de problemas.
Diversas listas são usadas na implementação deste método.
NIP(i) = lista contendo o número de antecessores imediatos para cada tarefa i. Esse número é um valor inteiro que pode variar de 0 a N-1, onde N é o número de tarefas.
WIP(i) = lista que indica para quais tarefas a tarefa i é um antecessor imediato.
TF = lista de todas as N tarefas.
Arranjo Físico 50
Exemplo 2TF NIP WIP
a 0 b
b 1 c
c 1 g, j
d 0 g
e 0 i
f 0 k
g 2 h
h 1 i
i 2 k
j 1 k
k 3 l
l 1 -
Arranjo Físico 51
COMSOAL
•Faça x = 0, UB = , C = tempo de ciclo, c = C, IDLE = 0.•Inicie nova seqüência: Faça x = x + 1, A = TK, NIPW(i) = NIP(i).•Exeqüibilidade de precedência: Para todo i A, se NIPW(i) = 0, adicione i a B.•Exeqüibilidade de tempo: Para todo i B, se ti c, adicione i a F. Se F estiver vazia, vá para 5; caso contrário vá para 6.•Abra nova estação: IDLE = IDLE + c. c = C. Se IDLE > UB vá para 2; caso contrário vá para 3.•Selecione uma tarefa: Faça m = card{F}. Aleatoriamente gere um número RN U(0,1). Seja i* = m.RN a i*-ésima tarefa de F. Remova i* de A, B e de F. c = c – ti* . Para todo i WIP(i*), NIPW(i) = NIPW(i) – 1. Se A estiver vazia, vá para 7; caso contrário vá para 3.•Finalizar seqüência: IDLE = IDLE + c. Se IDLE UB, UB = IDLE e armazene seqüência. Se x = X, pare; caso contrário vá para 2.
Arranjo Físico 52
Exemplo 2Passo Lista A Lista B Lista F U(0,1) Tarefa
Selecionada
Estação
(tempo ocioso)
1 a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l a,d,e,f a,d,e,f 0,34 d 1(49)
2 a,b,c,e,f,g,h,i,j,k,l A,e,f A,e,f 0,83 f 1(14)
3 a,b,c,e,g,h,i,j,k,l A,e e - e 1(6)
4 a,b,c,g,h,i,j,k,l a - Abrir estação
4 a,b,c,g,h,i,j,k,l a a - a 2(50)
5 b,c,g,h,i,j,k,l b b - b 2(44)
6 c,g,h,i,j,k,l c c - c 2(39)
7 g,h,i,j,k,l g,j g,j 0,21 g 2(24)
8 h,i,j,k,l h,j h,j 0,42 h 2(14)
9 i,j,k,l i,j j - j 2(9)
10 i,k,l i - Abrir estação
10 i,k,l i i - i 3(55)
11 k,l k k - k 3(9)
12 l l - Abrir estação
12 l l l - l 4(54)
Arranjo Físico 53
Resultado
Estação 1: d, e, fEstação 2: a, b, c, g, h, jEstação 3: i, kEstação 4: l
Arranjo Físico 54
Arranjando os Estágios
Arranjo Físico 55
Vantagens dos Tipos de Arranjo• Vantagens de arranjo longo-magro
– Fluxo controlado de materiais e clientes– Manuseio simples de materiais– Requisito de capital mais moderado– Operação mais eficiente
• Vantagens de arranjo curto-grosso– Maior flexibilidade de mix– Maior flexibilidade de volume– Maior robustez– Trabalho menos monótono
Arranjo Físico 56
Forma da Linha