Modelo de referência para projeto de layout fabril

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Autoria do modelo de referência: Clóvis Neumann e Régis Kovacs Scalice
Autoria desta seção: Henrique Rozenfeld (roz@usp.br) com apoio do chatGPT (leia mais), revisada por Régis Kovacs Scalice (rkscalice@gmail.com) .

Introdução

Este modelo de referência foi proposto no livro “Projeto da fábrica e layout” de Clóvis Neumann e Régis Kovacs Scalice (Neumann, & Scalice, 2015).

Apresentamos aqui uma visão resumida do modelo de referência, mas recomendamos que você conheça a publicação original. O capítulo original possui 64 páginas com descrições detalhadas sobre cada atividade e ferramenta. Nesta seção vamos descrever no formato de tópicos, os principais pontos deste modelo de referência para você ter uma noção do seu escopo.

A divisão que vamos apresentar não corresponde à divisão por fases e atividades do modelo original. É uma síntese que criamos para tentar simplificar a visão geral das principais atividades.

Este modelo apresenta um procedimento para projeto de layout fabril como um detalhamento da seção “Projeto de layout”, na qual trazemos aspectos mais gerais desta prática.

Visão geral das etapas

A próxima figura mostra uma visão geral da relação entre as etapas descritas a seguir. Ela é uma simplificação da figura mais completa existente na publicação original.

Figura 1255: visão geral das etapas do modelo de referência para projeto de layout fabril

Na seção “Projeto de layout” apresentamos uma síntese de 4 propostas de procedimentos para o projeto de layout (incluindo a apresentada nesta seção). 

Levantamento de Informações

Esta etapa visa coletar dados abrangentes sobre processos, produtos e o espaço físico disponível, estabelecendo uma base sólida para o desenvolvimento do layout.

Informações sobre Produtos

  • Coleta de dados sobre os produtos que serão fabricados, visando determinar a variedade e demanda no médio e longo prazo.
  • Fontes de informação incluem portfólio de produtos, histórico de produção e vendas, e projeções de mercado.

Ferramentas: 

  • questionários,
  • entrevistas, e 
  • técnicas de gráficos de produção e vendas.

Resultados:

  • Lista de produtos a serem fabricados: especificação de produtos, prazos e volumes de produção.
  • Gráficos de produção e vendas: histórico e previsões para auxiliar na definição do layout.

Informações sobre Processos

  • Coleta de dados dos processos a serem realizados, com o objetivo de adequar o layout às necessidades de volume e variedade.
  • Dados incluem planos de fabricação e montagem, informações sobre equipamentos atuais, e necessidades de aquisição para novos processos.

Ferramentas: 

  • acompanhamento in loco, 
  • banco de dados, 
  • observações diretas dos processos e 
  • catálogos de processos.

Resultados:

  • Observações do processo: detalhes obtidos durante o acompanhamento direto.
  • Catálogo de processos: compilação de todos os processos envolvidos no layout.
  • Lista estruturada de máquinas e equipamentos: especificação da quantidade e tipo de equipamentos necessários para a nova planta.

Informações sobre Espaço Físico

  • Estudo das condições físicas atuais e futuras, incluindo o layout existente e possíveis ampliações.
  • Avaliação do desenho da planta atual e registro de problemas, limitações e infraestrutura necessária.

Ferramentas: 

  • desenhos em CAD, 
  • questionários, 
  • medições e
  • softwares de CAD para elaborar plantas precisas.

Resultados:

  • Planta atual em CAD: representação detalhada da configuração atual.
  • Planta do local futuro em CAD: planos para novas instalações ou ampliações.
  • Listagem de limitações e necessidades de infraestrutura: documentação das restrições físicas e requisitos para o novo layout.

Necessidades de Espaço

  • Determinação do espaço necessário para máquinas e equipamentos, estoques, áreas administrativas, e serviços de apoio.
  • Avaliação do uso atual de espaço e necessidades futuras para acomodar o fluxo de trabalho eficiente.

Ferramentas: 

  • questionários, 
  • medições, 
  • visitações e 
  • técnicas de análise de espaço.

Resultados:

  • Tabela de necessidades de espaço: especificação das áreas necessárias para todos os elementos do layout (máquinas, estoques, áreas administrativas).
  • Necessidades especiais de infraestrutura: detalhamento de requisitos específicos para operação e manutenção de equipamentos.

Análise de Informações

O objetivo é organizar e interpretar os dados levantados, formando grupos de produtos e avaliando volumes de produção para facilitar a definição do layout mais eficiente.

Determinar Grupos de Produto

  • Agrupar produtos com base na similaridade de processos para facilitar a definição do layout.
  • Uso de métodos de agrupamento e análise de processos para formar famílias de produtos, considerando tecnologias de grupo.

Ferramentas: 

  • fluxogramas de análise de processos e 
  • técnicas de agrupamento de produtos/processos.

Resultado:

  • Grupos ou famílias de produtos: documentação que organiza os produtos em grupos com processos similares para otimizar a configuração do layout.

Avaliar Produtos e Volumes de Produção

  • Análise dos grupos de produtos para priorizar aqueles com maior volume de produção.
  • Uso de gráficos de produção e vendas para determinar demandas de médio e longo prazo, auxiliando na criação de um gráfico produto-volume (P-V).

Ferramentas: 

Resultado:

  • Gráfico de PV (produto-volume): visualização que ajuda a identificar quais grupos de produtos têm maior impacto na produção e devem ser priorizados no layout.

Formalizar Processos

  • Elaboração de diagramas de processos para produtos ou grupos de produtos, destacando a sequência e fluxo de operações.
  • Priorizar a criação de diagramas para grupos de maior volume, usando informações coletadas na fase de levantamento.

Ferramenta: 

  • técnicas de diagramação de processos.

Resultado:

  • Diagramas de processos: documentação visual que representa a sequência de operações e processos, facilitando a compreensão e planejamento do layout.

Avaliar o Uso do Espaço Atual

  • Análise crítica da ocupação do espaço na planta atual, identificando como os espaços são utilizados (operações, transportes, armazenagem, etc.).
  • Criação de diagramas para visualizar o uso atual do espaço e propor melhorias para o novo layout.

Ferramentas: 

  • CAD, 
  • técnicas de elaboração de gráficos,
  • tabelas de necessidades de espaço.

Resultados:

  • Diagrama de uso do espaço atual: representação gráfica que ilustra a ocupação atual e ajuda a identificar áreas para otimização.
  • Proposta para racionalização do uso do espaço: sugestões para melhorar a distribuição e eficiência no uso do espaço no novo layout.

Analisar o Fluxo de Materiais Atual

  • Registro e avaliação do deslocamento de materiais na planta atual para identificar gargalos e oportunidades de melhoria.
  • Uso de diagramas de fluxo de materiais para mapear e otimizar o percurso de materiais na planta.

Ferramentas: 

  • softwares CAD e 
  • técnicas de diagramação de fluxo de materiais.

Resultados:

  • Diagrama de fluxo de materiais: mapeamento que detalha o trajeto dos materiais, destacando áreas para potencial melhoria.
  • Propostas de racionalização do fluxo de materiais: sugestões para reduzir distâncias percorridas e melhorar a eficiência do transporte interno.

Definição Tática de Layout

  • Revisão de todos os dados coletados e analisados para estabelecer a diretriz tática do layout.
  • Identificação dos tipos de layout (em linha, celular, etc.) mais adequados e possíveis combinações ou variantes.

Ferramentas: 

  • declaração de escopo, 
  • planejamento tático fabril, 
  • dados de análise de informações.

Resultados:

  • Planejamento tático fabril: documento formal que define as diretrizes e estratégias para o layout, incluindo tipos de layout e propostas de melhoria.
  • Acordo e disseminação das decisões: alinhamento e apoio das decisões tomadas entre os envolvidos no projeto, garantindo o respaldo da alta administração.

Determinar Alternativas de Layout

Focada em explorar diferentes arranjos espaciais, esta etapa envolve a definição e agrupamento de unidades de planejamento, considerando afinidades e necessidades de espaço para criar alternativas viáveis.

Definir Unidades de Planejamento de Espaço (UPE)

  • Identificação e organização das unidades que comporão o layout. As UPEs podem ser setores, máquinas, postos de trabalho ou qualquer elemento relevante para o planejamento.
  • Realização de reuniões com a equipe de projeto e gerências para definir e validar as UPEs, documentando qualquer alteração necessária.

Ferramentas: 

  • reuniões de equipe, 
  • análise de processos e 
  • diagramas de uso do espaço.

Resultado:

  • Resumo de UPE: tabela detalhada com as UPEs definidas, correlacionando as unidades novas e as já existentes, incluindo razões para alterações, como inclusão de novas tecnologias ou mudanças estratégicas.

Agrupar Unidades de Planejamento de Espaço (UPEs)

  • Análise das afinidades entre as UPEs para determinar quais unidades devem estar próximas no layout. As afinidades são baseadas em fluxos de materiais, comunicação, compartilhamento de equipamentos, etc.
  • Utilização da escala AEIOUX para classificar o grau de proximidade necessário entre as UPEs, evitando designações de afinidade “A” (absoluta) a menos que seja essencial.
Veja no glossário a definição da escala AEIOUX.

Ferramentas: 

  • diagramas de afinidades, 
  • análise de fluxos de materiais.

Resultado:

  • Diagramas de Afinidades: visualização das relações entre UPEs, destacando as conexões mais fortes e ajudando a definir a organização espacial ideal com base no grau de proximidade.

Criar Planejamento Primitivo de Espaço

  • Com base nas afinidades e necessidades de espaço das UPEs, elaborar um planejamento inicial da distribuição espacial.
  • O planejamento primitivo é uma sobreposição das necessidades de espaço e afinidades identificadas, servindo como base para as propostas de layout.

Ferramentas: 

  • diagramas de configuração, 
  • análise de necessidades de espaço e 
  • ferramentas de planejamento de configuração.

Resultado:

  • Planejamento Primitivo de Espaço: esquema inicial que organiza as UPEs de acordo com suas afinidades e requisitos espaciais, formando a base para o desenvolvimento de alternativas de layout.

Criar propostas de layout

  • Criar alternativas de layout sobrepondo o plano primitivo de espaço com o desenho da planta do local futuro, considerando o planejamento tático fabril e as limitações de espaço.
  • Recomenda-se evitar colocar corredores principais ao longo de paredes externas, a não ser que ele sirva para entrar ou sair da instalação, considerar espaçamento entre pilares e evitar colocar pilares nos corredores.

Ferramentas: 

  • Maquetes físicas simplificadas (ex.: blocos de encaixe).
  • Softwares de CAD.

Resultados:

  • Alternativas de Layout: plantas com diferentes opções para o arranjo físico das instalações, baseadas no planejamento primitivo de espaço.

Avaliar Desempenho Individual de Cada Alternativa

  • Análise das alternativas de layout criadas, considerando parâmetros críticos como custo de implementação, movimentação de materiais, ocupação de espaço e outros indicadores de desempenho.
  • Elaboração de diagramas de fluxo de materiais e de uso de espaço para cada alternativa, facilitando a comparação e avaliação.

Ferramentas: 

  • técnicas de diagramação (fluxo de materiais, uso de espaço), 
  • análise de parâmetros críticos e 
  • softwares de CAD.

Resultados:

  • Diagramas de Fluxo de Materiais para Alternativas: visualização das rotas de transporte e movimentação de materiais para cada alternativa.
  • Diagramas de Uso de Espaço para Alternativas: análise da ocupação do espaço em cada proposta de layout.
  • Avaliação de Desempenho Individual: comparativo detalhado que permite identificar pontos fortes e fracos de cada alternativa, auxiliando na escolha do layout mais eficiente e adequado.

Selecionar Alternativas de Layout

Esta etapa compara as alternativas desenvolvidas, avaliando critérios técnicos e econômicos para selecionar a melhor opção que atenda aos objetivos do projeto.

Avaliação Comparativa das Alternativas

  • Utilização de técnicas de avaliação para comparar as alternativas de layout, considerando critérios como:
    • Custo de Implementação: estimativas de gastos com a implantação da proposta.
    • Custo Operacional: análise do custo de operação contínuo do layout, incluindo a redução de movimentação de materiais.
    • Deslocamento de Materiais: avaliado através de diagramas de fluxo de materiais para cada alternativa.
    • Ocupação do Espaço: análise com diagramas de uso de espaço para cada proposta.
    • Outros Indicadores: aspectos estéticos, ergonômicos, de interação social, e viabilidade de expansão, conforme a visão tática da empresa.
  • Aplicação de uma matriz de avaliação, onde cada critério recebe um peso de importância, e as alternativas são comparadas em relação a uma alternativa de referência, destacando vantagens e áreas de melhoria.

Ferramentas:

  • Matrizes de avaliação
  • Análise de custos
  • Diagramas de fluxo de materiais
  • Diagramas de uso de espaço
  • Análise de indicadores de desempenho, como custos e movimentação de materiais

Resultados Esperados:

  • Matriz de Avaliação: documento que compara alternativas com base em critérios ponderados, ajudando a identificar a opção mais vantajosa.
  • Pontuação e Classificação das Alternativas: pontuação que mostra as alternativas mais bem avaliadas e seus pontos fortes e fracos.

Selecionar Alternativa

  • Escolha da alternativa de layout que melhor atende aos critérios estabelecidos, considerando a análise comparativa e a visão estratégica do projeto.
  • Reuniões de validação com a equipe de projeto e stakeholders para garantir que a escolha esteja alinhada com os objetivos operacionais e estratégicos.
Não precisa de ferramentas específicas, pois na atividade anterior as alternativas já foram pontuadas. Aqui é tomada a decisão em cima das informações da atividade anterior.

Resultado:

  • Alternativa Selecionada: a proposta final de layout escolhida com base na análise comparativa e consenso da equipe.

Definir um Plano de Implementação

  • Desenvolvimento de um plano detalhado para a implementação da alternativa de layout selecionada, especificando as etapas, cronograma, recursos necessários e responsabilidades.
  • Consideração de aspectos como logística de movimentação de máquinas, interrupções mínimas nas operações, e questões de segurança durante a implementação.

Ferramentas: 

  • planejamento de projetos, 
  • softwares de gerenciamento de tarefas, e 
  • reuniões de coordenação.

Resultado:

  • Plano de Implementação: documento que descreve todas as etapas e recursos necessários para a execução do layout selecionado, incluindo cronograma, orçamento e plano de contingência.

Otimizar Layout

Após selecionar uma alternativa de layout, esta etapa busca refinar a configuração por meio de modelagem e simulação, identificando melhorias que alimentam tanto a consolidação do layout como o detalhamento dos postos de trabalho. O processo é contínuo, permitindo ajustes sucessivos para alcançar o melhor desempenho antes e durante a implementação.

Modelar Layout

  • Criação de um modelo do layout selecionado para permitir uma análise mais detalhada e a identificação de possíveis melhorias.
  • Os modelos podem ser desenvolvidos de diferentes formas, como:
    • Modelos computacionais: permitem simular diferentes cenários e avaliar o desempenho do layout.
    • Mock-ups físicos: representações em escala real (1:1) para testar interações no espaço real e receber feedback direto dos operadores.
    • Maquetes: modelos em escala reduzida para visualizar a configuração geral e testar arranjos alternativos.

Ferramentas: 

  • softwares de simulação e CAD, 
  • construção de mock-ups, 
  • maquetes físicas.

Resultado:

  • Modelo do Layout: representação detalhada do layout que pode ser usada para análise e testes, permitindo a identificação de pontos de melhoria e ajuste antes da implementação.

Simular Layout

  • Realização de simulações para avaliar o desempenho do layout modelado, testando diferentes cenários operacionais e identificando possíveis problemas, gargalos ou ineficiências.
  • As simulações ajudam a prever questões relacionadas à movimentação de materiais, fluxo de trabalho, ergonomia, e outras dinâmicas de operação.

Ferramentas: 

  • softwares de simulação e análise, 
  • programas CAD para ajustes e
  • revisões contínuas.

Resultados:

  • Relatório de Simulação: documento que detalha os resultados das simulações, destacando áreas que funcionam bem e pontos que precisam de ajuste.
  • Propostas de Melhoria: recomendações baseadas nos resultados da simulação para otimizar o layout e assegurar um desempenho eficiente na operação real.

Detalhar Postos de Trabalho

Com base nos resultados das simulações e feedback contínuo, esta etapa busca otimizar cada posto de trabalho, garantindo que aspectos ergonômicos e de segurança sejam aprimorados continuamente. O objetivo é criar um ambiente operacional eficiente e seguro, adaptando-se a novas informações e ajustes necessários. As melhorias e ajustes são contínuos, influenciando tanto o desempenho operacional quanto a consolidação final do layout, formando um ciclo de atualização e aperfeiçoamento.

Analisar Ergonomia e Segurança

  • Avaliação dos postos de trabalho para garantir que atendam aos princípios ergonômicos, proporcionando conforto e eficiência para os operadores.
  • Identificação de aspectos críticos, como postura, alcance de ferramentas, iluminação, temperatura e ruído, para minimizar riscos de lesões e aumentar a produtividade.
  • Consideração das normas de segurança para assegurar que o ambiente de trabalho seja seguro e esteja em conformidade com as regulamentações.

Ferramentas:

  • análise ergonômica,
  • medições antropométricas,
  • checklist de segurança e 
  • software de ergonomia.

Resultados:

  • Relatório de Ergonomia e Segurança: documento que identifica problemas e sugere melhorias ergonômicas e de segurança para os postos de trabalho.
  • Recomendações de Ajustes Ergonômicos: propostas para melhorar a disposição dos elementos, postura dos operadores e segurança do ambiente.

Projetar Layout do Posto de Trabalho

  • Criação de um layout detalhado para cada posto de trabalho, levando em conta a análise ergonômica e as necessidades operacionais.
  • Definição da disposição de ferramentas, equipamentos, e materiais, garantindo que todos os elementos estejam posicionados de forma lógica e acessível para facilitar o fluxo de trabalho.
  • Otimização do espaço para maximizar a eficiência e reduzir movimentos desnecessários, permitindo uma operação mais fluida e segura.

Ferramentas:

  • software CAD para design de postos de trabalho,
  • diagramas de processo de duas mãos, e 
  • ferramentas de simulação de layout.

Resultados:

  • Desenho Detalhado do Posto de Trabalho: layout final que mostra a disposição ideal de todos os componentes, pronto para ser implementado.
  • Plano de Implementação do Posto: especificação de como os ajustes ergonômicos e de layout serão aplicados, garantindo a efetiva execução das melhorias.

Consolidar Layout

Esta etapa integra todas as melhorias e ajustes identificados nas fases de otimização e detalhamento de postos, refinando continuamente o layout final. Após a consolidação, pode haver uma nova rodada de otimização, gerando uma versão ainda mais eficiente do layout, em um ciclo contínuo de feedback e aperfeiçoamento, assegurando uma transição eficaz e adaptável à nova configuração.

Detalhar Layout

  • Refinamento do layout selecionado, incorporando todos os ajustes e melhorias identificados nas etapas anteriores de modelagem, simulação, ergonomia e segurança.
  • Adição de detalhes específicos, como posicionamento de máquinas, equipamentos, corredores, áreas de armazenamento, e instalações de suporte (elétrica, hidráulica, etc.).
  • Garantia de que o layout detalhado esteja completo e pronto para ser revisado por todas as partes interessadas, facilitando a compreensão e a validação.

Ferramentas:

  • softwares de CAD para design detalhado, 
  • checklists de infraestrutura, e 
  • revisões colaborativas.

Resultados:

  • Desenho Detalhado do Layout: layout minucioso que mostra a localização exata de todos os componentes, pronto para a fase de revisão final.
  • Lista de Especificações Técnicas: documento com detalhes técnicos que orientam a instalação e operação dos equipamentos e instalações planejadas.

Criar Layout Definitivo

  • Finalização do layout com base no layout detalhado revisado e aprovado, incorporando quaisquer últimos ajustes necessários para a implantação.
  • Criação de um plano definitivo que inclui todas as informações necessárias para a execução e implementação do layout na prática, incluindo cronograma, alocação de recursos e etapas de instalação.
  • Garantia de que o layout definitivo seja validado e aprovado por todas as partes interessadas, incluindo a alta administração, antes de proceder com a execução.

Ferramentas:

  • softwares de CAD,
  • ferramentas de planejamento de projetos, 
  • revisões colaborativas.

Resultados:

  • Layout Definitivo: desenho final do layout, aprovado e pronto para implementação, com todos os detalhes técnicos e ajustes necessários.
  • Plano de Implementação Completo: documento que descreve o cronograma, recursos, etapas e responsabilidades para a instalação do layout, garantindo uma transição suave e eficiente para a nova configuração.

Apoio do chatGPT

Após o estudo do capítulo usado como referência desta seção, o autor desta definiu um sumário inicial das principais atividades do procedimento proposto.

Em seguida, todo o capítulo foi alimentado no chatGPT, que definiu uma versão dos tópicos em cada seção do sumário, após mais de 10 iterações com o autor.

Alguns tópicos da versão resultante foram editados pelo autor. Finalmente, esta seção foi revisada por um dos autores do modelo original.

Referência

Neumann, C., & Scalice, R. K. (2015). Projeto de fábrica e layout. Rio de Janeiro: Campus.

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