Simulação de partida de produção

Na Production Support 56 , nos especializamos em melhoria de processos e simulação de fabricação. Modelamos muitas linhas de produção e geralmente descobrimos que, quando uma linha está em alta velocidade, ela é relativamente eficiente. As oportunidades mais frutíferas para melhorar são encontradas fora das operações normais, quando as coisas dão errado ou quando a linha precisa ser alterada. Uma área de melhoria frequentemente negligenciada é o início e o encerramento de uma linha de produção. Este é o período no início de um dia, ou campanha, onde as máquinas são ligadas e os materiais começam a encher a linha e depois o inverso para as paradas. Como a linha não pode operar em velocidade máxima durante esses períodos, é impossível que a linha seja tão eficiente quanto durante as operações normais. Esses períodos ineficientes podem durar minutos, horas ou até dias. Os fabricantes geralmente compensam isso aumentando o tamanho dos lotes e a duração da campanha, o que resulta em superprodução.

Considerações iniciais do modelo para simulação de produção

Como sempre, antes de iniciar qualquer modelo, você deve definir a pergunta que seu modelo está tentando responder. Se você está interessado apenas na operação normal (quando as coisas estão funcionando conforme o esperado e a linha está na velocidade normal), não perca tempo se preocupando com a inicialização. Discuti a definição de um bom modelo de pergunta em um artigo anterior. A maioria dos softwares de simulação possui um período de aquecimento onde os dados gerados durante o início do modelo são ignorados. Isso evita que os dados de inicialização distorçam os dados de operação normal. Isso é correto, pois são duas fases distintas de uma linha de produção. Se você estiver interessado apenas em operações normais, também deve se certificar de que os dados gerados durante o desligamento do modelo também sejam ignorados. Isso geralmente é facilmente alcançado fazendo com que o modelo pare abruptamente quando estiver em fluxo total. Usamos o software de simulação Simul8 para nossa modelagem, ele possui uma função de período de aquecimento integrada, mas, dependendo da aplicação, geralmente programamos o modelo para coletar dados em fases distintas.

Costumo me referir às operações normais como o estado estacionário do modelo, onde as entradas e saídas do modelo correspondem e as cargas de linha e o trabalho realizado são relativamente constantes. Essa definição ajuda a definir a transição da inicialização para o estado estacionário e até a fase de desligamento.

Para complicar, existem dois tipos de inicialização: fria e quente. Uma partida a frio é quando os equipamentos estão totalmente desligados e requer uma série de atividades para colocá-los em funcionamento, por exemplo, levar um forno da temperatura ambiente à temperatura operacional, haverá uma série de atividades complexas e demoradas para conseguir isso . Uma inicialização a quente é quando o equipamento está em estado ocioso e requer pequenas atividades para colocá-lo em funcionamento, por exemplo, um freezer em espiral pode estar na temperatura correta, ele só precisa da partida do transportador. Para o seu modelo, você precisa estar ciente de qual tipo de inicialização está simulando para garantir a coleta das informações corretas.

Se você acha que inicializações e desligamentos podem ter um impacto significativo no objetivo do seu modelo, vale a pena gastar mais tempo ampliando o escopo do seu projeto. Isso significa que você deve modelar com precisão o início e o fim de uma campanha de produção e programar o software para coletar dados para cada fase distinta. A segunda coisa a considerar é quais parâmetros são os mais importantes e afetarão os resultados dos modelos?

Fatores relevantes para partida e parada da produção

Ao planejar a coleta de dados para um modelo ou projeto de melhoria de processo, considero os cinco principais fatores que compõem os conhecidos 4M’s e 1E, Homem, Máquina, Material, Método e Meio Ambiente. É importante considerar cada fator e identificar as principais alavancas que afetam seu modelo e quais são importantes para responder à pergunta.

Ambiente: Os processos de fabricação são normalmente conduzidos em ambientes fechados com importantes fatores ambientais controlados, por exemplo, luz, temperatura, umidade e fluxo de ar. No entanto, vale a pena considerar, especialmente se o processo que você está modelando for ao ar livre, mas para a maioria dos projetos de modelagem pode ser ignorado com segurança.

Mão-de -obra (Homem): Os dados importantes aqui são padrões de turnos, tempos de pausa, níveis de tripulação e habilidades. Muitas vezes, haverá pessoas-chave que gerenciam os equipamentos e materiais no início e no final de uma campanha de produção.

Máquinas: algumas máquinas requerem um período de aquecimento (como freezer ou fritadeiras) ou requerem calibração ou configuração. No final de uma campanha, o equipamento pode precisar ser protegido ou limpo. Essas são atividades por si só e podem exigir habilidades especializadas, mas ocorrerão apenas uma vez, no início ou no final de uma campanha.

Materiais: Alguns materiais podem ser deixados em um estado semicompleto. Geralmente, são peças discretas não perecíveis (por exemplo, um motor de carro). No final de um turno de produção, a atividade atual será concluída e a peça poderá aguardar na linha até o dia seguinte. Outros materiais podem precisar de armazenamento especial no final do dia, especialmente se o material for valioso ou perigoso. Alguns materiais serão perecíveis (como alimentos) e por isso a linha poderá ser esvaziada e limpa ao final do turno de produção.

Método: O método definirá os tempos de ciclo e as habilidades necessárias para iniciar e desligar uma linha. O método (ou filosofia de campanha) pode exigir um acúmulo de materiais parcialmente acabados (trabalho em andamento, WIP) durante o início de uma campanha e que esse WIP seja executado no final da campanha, ou que o WIP seja armazenados no final de uma campanha e trazidos de volta no início da próxima campanha. O uso tático do WIP pode ajudar a acelerar as partidas e garantir o bom funcionamento da linha.

Estudo de caso do mundo Rea com start-ups e desligamentos

Recentemente, modelamos um processo de fusão e fundição, onde as peças fundidas foram usinadas e o material removido foi devolvido ao processo de fusão. Eles rodaram em campanhas de duas semanas (vida útil do cadinho) e levaram cerca de um dia para aquecer o equipamento e cerca de oito horas para resfriar e limpar o equipamento no final.

material de semente

O material fundido era composto de 90% de material novo e 10% de sementes recuperadas da usinagem. Para tornar a vida interessante, o material usinado não era gerado antes de 60 horas de produção e era extremamente tóxico. Assim, para os fundidos iniciais, era necessário um estoque de material recuperado para semear cada fundido, uma vez que as peças fundidas estivessem prontas para usinagem, a linha de produção gerava material recuperado suficiente para semear cada fundido subsequente e um estado estacionário era alcançado. O último processo de fundição ocorreu dez dias após o início da campanha, após o qual quantidades significativas de material recuperado foram geradas, mas não consumidas. O gráfico mostra a quantidade de material tóxico recuperado no armazenamento e possui uma curva tipo banheira com três fases distintas de produção.

Resultados do estudo de caso de simulação de produção

O modelo nos permitiu trabalhar com as partes interessadas do processo para minimizar a quantidade de material tóxico recuperado e garantir que houvesse estoque suficiente para iniciar a próxima campanha.

Inicialização e desligamento

Uma das características interessantes desta operação era que havia muitas atividades necessárias para iniciar a campanha de produção. A modelagem permitiu uma avaliação de diferentes cronogramas de inicialização. Descobrimos que havia mão de obra gratuita suficiente no final de uma campanha para preparar o forno para a próxima campanha, incluindo esvaziamento, resfriamento, decapagem, reconstrução e assentamento. Além disso, verificou-se que o equipamento de usinagem poderia ser preparado no início da próxima campanha, à medida que as primeiras atividades de fundição e fundição estavam sendo realizadas. Essa abordagem adotada foi semelhante à metodologia de troca de moldes de um minuto (SMED) (espero discutir isso em um artigo posterior).

Essa otimização das atividades de partida e parada reduziu significativamente a necessidade de horas extras, minimizou atrasos e aumentou a capacidade da planta, tudo sem gastar dinheiro.

Resumo: simulação de produção eficaz

Descobrimos que a simulação de manufatura é uma ótima ferramenta para apoiar a melhoria de processos e o design operacional. A chave para criar um bom modelo é baseá-lo em uma única pergunta que incorpore a meta e as alavancas. Por exemplo, ‘Posso aumentar o rendimento da linha otimizando o padrão de deslocamento?’. Ao planejar o modelo, você deve considerar se as partidas e paradas afetam o objetivo e, em caso afirmativo, quais são os elementos-chave. Se você estiver incorporando inicialização e desligamentos, certifique-se de que o modelo colete os dados separadamente para cada fase distinta.

Com um modelo que incorpora partidas e paradas, você pode determinar os custos operacionais totais em termos de mão de obra, materiais e energia. Você pode então executar vários cenários para otimizar a compensação entre inicializações a quente e operações normais. Isso é especialmente relevante para equipamentos com uso intensivo de energia, como freezers, você pode querer deixá-los inativos entre as campanhas de produção em uma temperatura mais alta, sem aumentar de forma prejudicial o tempo de inicialização.

Você pode descobrir que impactos maiores são alcançados fora das operações normais e, se você não os modelar, nunca saberá.