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AULA 6 MÉTODOS ÁGEIS DE PRODUÇÃO Prof. Sérgio Zagonel 2 INTRODUÇÃO As empresas hoje enfrentam grandes dificuldades para continuarem ativas no mercado devido ao enfrentamento do acirrado cenário econômico mundial. Para transpor os obstáculos desses novos desafios que a Industria 4.0 impõe às organizações, a automação tem sido uma solução comprovada para minimização das despesas de produção, redução das perdas produtivas e rapidez nas demandas de mercado. O novo nível de cobrança do mercado mundial, que possibilita oportunidades de aquisição de diversos tipos de produtos e serviços, cobra a máxima agilidade e qualidade assegurada das suas linhas de produção. Figura 1 – Automação e Indústria 4.0 Créditos: Poptika/Shutterstock. Atualmente, poucas empresas no Brasil estão se preparando para a incorporação desses novos modelos tecnológicos que a Indústria 4.0 traz. Contudo, de forma global, milhares de empresa deverão difundir essas novas ferramentas de controle produtivo e conectividades de forma gradativa para melhorar suas estratégias, minimizar seus custos e manter seus produtos e serviços atrativos. Desta forma, quanto antes as organizações brasileiras começarem a investir gradativamente em suas linhas de produção e na formação de seus líderes, nesta nova filosofia da Indústria 4.0, poderão minimizar o risco de não sobreviverem neste ambiente competitivo. Nesta aula, faremos uma breve introdução à automação industrial, ao gerenciamento de linhas automáticas, aos conceitos da indústria 4.0, tecnologias especiais na indústria 4.0 e a liderança na indústria 4.0. 3 TEMA 1 – INTRODUÇÃO À AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL As estratégias desenvolvidas para as linhas de produção possuem como principal objetivo melhorar a produtividade. Isso quer dizer redução dos custos de produção, novas demandas, inovação e qualidade assegurada. Uma das ferramentas mais assertivas para essa melhora de performance das empresas é a automação Industrial. Em termos de conceito clássico, automação é a utilização de mecanismos combinados a comandos de programadores lógicos para a substituição de processos manuais que envolvem decisões humanas nas linhas de produção. Esse modelo foi desenvolvido em meados de 1940 por engenheiros da linha de produção da Ford Motor Company que projetaram vários dispositivos eletromecânicos para a substituição de tarefas dos operadores. Figura 2 – Início da automação Créditos: Fajar Tri Amboro/Shutterstock. Martins (2012) define que a automação é a somatória de vários objetivos da indústria, como uma qualidade maior e segura de seus dos produtos e serviços, mais flexibilidade de tipos para os clientes, redução de custos e minimização de perdas de matéria prima e insumos, informações disponíveis e de qualidade sobre o processo e um melhor planejamento e controle da produção. A automação pode 4 ser capaz de remover os operadores do controle do processo produtivo na indústria, mas reposiciona para uma melhor posição de controle. Nesta situação, os operadores da produção necessitam cada vez mais usar os seus conhecimentos para melhorar suas habilidades profissionais, buscando mais competência para realizar as suas novas atividades (Martins, 2012). Figura 3 – Automação industrial Créditos: Zapp2photo/Shutterstock. Uma linha de produção automática contribui para o aumento da competitividade das fábricas através de: • Melhora da qualidade dos produtos, pois as máquinas são mais eficientes do que os sistemas manuais; • As características de repetibilidades e qualidades para sistemas automáticos mais constantes; • Redução de custos de mão de obra com a automatização das linhas de produção e o controle da empresa. Haverá um alto investimento inicial para essa automação e maior qualificação técnica; • Redução de estoques com maior controle da produtividade, reduzindo a necessidade de grandes volumes estoques; • Redução de perdas de produtos; • Menor dispêndio de tempo em projeto e fabricação de novos produtos; • As máquinas automáticas se adaptam melhor a diferentes operações; • Implementação rápida de modificação de produtos; • Rapidez nas soluções para o mercado. 5 Ademais, a classificação aceita para os sistemas automatizados de produção está relacionada ao grau de flexibilidade, sendo definidos três tipos básicos: automação rígida, programável e flexível. A posição relativa dos três tipos de automação para os diferentes volumes e variedades dos produtos é mostrada no gráfico da Figura 4: Figura 4 – Tipos de automação industrial Fonte: Elaborado com base em Roggia, 2016. Os três tipos básicos de automação para os diferentes volumes e variedades dos produtos são: • Automação rígida – está baseada em uma linha de produção projetada para a fabricação de um produto específico. Apresenta altas taxas de produção e inflexibilidade do equipamento na acomodação da variedade de produção. • Automação programável – o equipamento de produção é projetado com a capacidade de modificar a sequência de operações de modo a acomodar diferentes configurações de produtos, sendo controlado por um programa que é interpretado pelo sistema. Diferentes programas podem ser utilizados para fabricar novos produtos. Esse tipo de automação é utilizado quando o volume de produção de cada item é baixo. • Automação flexível – reúne algumas das características da automação rígida e outras da automação programável. O equipamento deve ser 6 programado para produzir uma variedade de produtos com algumas características ou configurações diferentes, mas a variedade dessas características é normalmente mais limitada que aquela permitida pela automação programável. Algumas razões que justificam a automação da produção e da manufatura são as seguintes: aumento da produtividade, redução dos custos do trabalho, minimização dos efeitos da falta de mão de obra qualificada, redução ou eliminação das atividades manuais rotineiras, aumento da segurança do trabalhador, melhoria na uniformidade do produto e realização de processos que não podem ser executados manualmente. Figura 5 – Aplicação da automação industrial Créditos: Viktoria Kurpas/Shutterstock. Como o desenvolvimento de novas tecnologias e novas formas de automação, foram sendo divididas em vários níveis de atuação, sendo que cada nível é caracterizado por uma função dentro de um sistema complexo de automação, originando uma pirâmide de hierarquia da automação. A Figura 6 ilustra a pirâmide hierárquica: 7 Figura 6 – Pirâmide de hierarquia da automação Fonte: Elaborado com base em Santos, 2012. Quadro 1 – Hierarquia da automação NÍVEL HIERARQUIA DA AUTOMAÇÃO Nível 1 Aquisição de dados e controle manual: este nível é composto por dispositivos de campo, como atuadores, sensores, transmissores e outros componentes presentes na linha de produção, conhecida como chão de fábrica. Nível 2 Controle: nível que compreende equipamentos que realizam o processamento automatizado das atividades da linha de produção. Estão inclusos os CLPs (Controladores Lógico-Programáveis), SDCDs (Sistemas Digitais de Controle Distribuído) e relés. Nível 3 Controle de célula, supervisão e otimização do processo: destinado à supervisão dos processos executados por determinada célula de trabalho em uma linha de produção. Na maioria dos casos, também obtém informações de um banco de dados com todas as informações relativas ao processo. Nível 4 Controle fabril total, produção e programação: responsável pela parte de programação e também do planejamento das linhas de produção. Este auxilia tanto no controle de processos industriais quanto na logística de suprimentos. Pode-se encontrar o termo gerenciamento da linha de produção neste nível. Nível 5 Planejamento estratégicoe gerenciamento corporativo: aqui se encontra a administração dos recursos da empresa. Neste nível estão os softwares para gestão de venda e para gestão financeira, para ajudar na tomada de decisões que afetam a empresa como um todo. Fonte: Elaborado com base em Santos, 2012. 8 A automação industrial é a maneira mais eficiente, econômica e lucrativa de fazer investimentos nas modernizações das linhas de produção que as empresas podem realizar para ter maior participação no mercado. Figura 7 – Modernização da empresa Créditos: MSSA/Shutterstock. As organizações que realizaram os investimentos mais cedo na automação industrial de suas linhas de produção, como Coca-Cola, Nestlé, Volvo, Bosch, entre outras, se tornaram representativos em seus mercados. As empresas concorrentes estão agora correndo a passos largos para tentar alcançar o mesmo nível tecnológico em termos de qualidade e velocidade de produção. TEMA 2 – GERENCIAMENTO DE LINHAS AUTOMÁTICAS O gerenciamento da produção industrial determina a forma mais eficaz de alocar, nas linhas de produção automáticas, pessoas, equipamentos e materiais na fabricação de um produto. Está diretamente envolvido no planejamento produtivo e nos estudos de melhorias da eficiência de procedimentos de sistemas e produção complexos. 9 Figura 8 – Gerenciamento de linhas automáticas Créditos: Gorodenkoff/Shutterstock. Slack (1999, p. 195) define que “os gerentes de produção precisam considerar alguns pontos importantes antes de automatizar somente por conta da economia de custos”. Dessa forma, os gestores de linhas automáticas de produção devem tomar as seguintes decisões: • Qual tecnologia pode desempenhar uma tarefa melhor que o homem num sentido mais amplo, de forma a garantir segurança, rapidez e melhoria do produto? • Quais os custos indiretos advindos da automação e atividades de apoio, manutenção, energia, pessoal extra, consultorias, peças de reposição etc.? • Qual tecnologia pode ser flexível o suficiente para novas possibilidades de produtos ou serviços, com menos risco no investimento, falta de flexibilidade, obsolescência etc.? • Qual é o potencial de melhoria na criatividade humana em relação à máquina, à deficiência na solução de problemas, falta de criatividade, potencial humano versus custos? Algumas das operações de produção ainda não foram e não serão automatizados devido a vários fatores influenciadores, como baixa demanda, custo de investimento inviável, falta de desenvolvimento de tecnologia para automação deste processo, risco de segurança e ambiental baixo e outros (Kviatkowski; Gozzi, 2005) Com os novos modelos de armazenamento (em nuvens da internet) de dados produtivos e de sistemas, os gestores de linhas de produção vão poder ter 10 sua livre função acesso as informações importantes ao processo, praticamente ilimitada nas linhas automáticas. Figura 9 – Novas funções nas linhas automáticas Fonte: Sérgio Zagonel, 2020. Ainda hoje, muitas linhas de produção não estão conectadas automaticamente entre si, isto é, qualquer desvio que possa ocorrer nos processos de produção, as intervenções e históricos das outras unidades não estarão disponíveis adequadamente, somando tempos de desperdícios para localizar, diagnosticar e sanar os problemas gerados, sem contar com o retrabalho ou descarte dos produtos defeituosos. Com a integração de linhas automáticas, esses efeitos danosos ao processo produtivo podem ser minimizados. TEMA 3 – INTRODUÇÃO À INDÚSTRIA 4.0 O modelo estratégico que originou a Indústria 4.0 partiu da iniciativa do governo alemão no início de 2013, baseado em novas tecnologias, com objetivo de ampliar a competitividade de seu mercado devido a grandes perdas da indústria alemã para empresas asiáticas concorrentes. Virtualização • Cada vez mais as simulações se tornam parte importante do desenvolvimento da ciência e da tecnologia como um todo. • No entanto, a proposta é utilizar essa capacidade em favor da indústria, de modo a ter versões virtuais de todas as fábricas. Descentralização • Os meios de comunicação são alguns dos segmentos da tecnologia que mais rapidamente vêm se desenvolvendo na última década. Justamente por isso, a descentralização pode ser um dos primeiros passos a ser concluído em um futuro próximo. • Com apenas mais alguns avanços, será possível a tomada de decisões rápidas em qualquer lugar do mundo. Modularidade • Atualmente, grande parte das máquinas automáticas utilizadas na indústria é criada para tarefas específicas. • A modularidade prevê máquinas criadas em módulos, que podem ser acopladas e desacopladas para que suas funções e capacidades mudem. Orientação de serviços • Atualmente, as pessoas estão vivenciando a chamada internet das coisas. Enquanto isso, a automação se preocupa em dar a cada objeto uma função individual a ser realizada de forma isolada. • Apenas tornará a vida mais complicada. 11 Figura 10 – A Quarta Revolução Industrial Créditos: Elenabsl/Shutterstock. Para Firjan (2016, p. 6), a Indústria 4.0 pode ser definida do seguinte modo: • É a integração de todos os níveis da produção industrial por meio da soma da tecnologia digital e da internet com a indústria convencional. • Sua filosofia possibilita a comunicação entre as linhas de produção, sistemas de controle e dispositivos de segurança em que as empresas podem controlar de maneira autônoma todos as fases da produção e administração. • As fábricas inteligentes terão a capacidade e autonomia para agendar serviços de manutenções, prever e processos as falhas, adaptar aos novos requisitos de mudanças não planejadas na produção, antecipar ou postergar os fins de ciclos de produtos, integrar as cadeias de suprimentos e de serviços. 12 Figura 11 – Fábricas inteligentes Créditos: Trueffelpix/Shutterstock. Para a implementação de uma rede de produção conectada digitalmente, munida de controle de dados e informações, com base na entrada dos insumos, processando por todas as fases do processo produtivo, até a expedição dos produtos acabados ou serviços ao consumidor, serão necessárias as seguintes alterações de conceitos convencionais: • Operação em tempo real: aquisição e tratamento de informações da produção no momento que o processo está ocorrendo e, desta forma, possibilitar o controle da velocidade da produção e de tomadas de decisões. • Descentralização: sistemas controle e monitoramento de processos produtivos podem, devido ao banco de dados de históricos de relação a problemas e soluções, tomar decisões ou prever possíveis comportamentos com base no aprendizado dos próprios resultados passados. • Virtualização: possibilita o monitoramento e a rastreabilidade dos processos produtivos por meio de uma cópia virtual da operação da fábrica. Desta forma, simula possibilidades futuras de processos, reproduzindo a situação da produção e prevendo problemas e possíveis falhas no sistema. • Modularidade: as linhas de produção passarão a produzir somente de acordo com a demanda atual, utilizando recursos necessários e, desta forma, otimizar as linhas de produção e serviços. • Orientação a serviços: customização de processos de produção e operação com maior flexibilidade de adaptação de acordo com as especificações dos clientes e serviços, terão disponibilizados em rede aberta. 13 Figura 12 – Fábricas inteligentes Créditos: Elenabsl/Shutterstock. Com base nos princípios da Indústria 4.0, este sistema se torna uma realidade possível devido aos incrementos de novas tecnologias em diversas áreas. Esses avanços tecnológicos e a competitividade de mercado darão o impulso necessário para a aceleração na implantação desses novos conceitos. TEMA 4 – TECNOLOGIAS ESPECIAIS NA INDÚSTRIA 4.0 As novas tecnologias queservirão à Quarta Revolução Industrial, ou seja, à Indústria 4.0, estarão aproveitando a expansão da banda larga de trafego de dados, a crescente disponibilidade de serviços nas nuvens e o aumento significativo da velocidade e capacidade de processamento de informações, que irão reproduzir as tecnologias dos projetos para a disposição da produção industrial nas Infraestruturas básicas, serviços de saúde e redes de transporte das cidade. 14 Figura 13 – Tecnologia na Indústria 4.0 Créditos: Buffaloboy/Shutterstock. Para a Industria, 4.0, a manufatura inteligente está alterando a maneira como os produtos serão fabricados. Os novos processos de fabricação serão diferentes dos atuais, devido à rápida inovação tecnológica nas linhas de produção, em resposta aos desafios para a manutenção de seus mercados competitivos, eliminando os desperdícios (Lean Manufecturing), fidelizando seus clientes e maximizando os seus lucros. As organizações que não estiverem conectadas a essas mudanças e não investirem nessas novas tecnologias estarão, certamente, fadados à extinção. Figura 14 – Manufaturas inteligentes Créditos: Krylovochka/Shutterstock. 15 Os alicerces da Indústria 4.0 estão fundamentadas nas inovações tecnológicas para os novos meios de produção e serviço. Algumas das tecnologias, com maior relação aos processos produtivos, são: • Sistemas de integração vertical e horizontal: sistemas de comunicação entre controles internos de produção e os sistemas de administração da empresa. • Internet industrial das coisas (Industrial Internet of Things): consiste na conexão entre os objetos físicos, máquinas e sistemas de produção por meio de sensores e atuadores que permitem a coleta e troca de informações. • Cibersegurança: segurança de informação, evitando que os sistemas, máquinas e objetos que estão conectados em rede sejam afetados por ameaças ou falhas externas. • Computação na nuvem: processamento e análise de informações em servidor remoto, permitindo que sejam acessadas em vários lugares simultaneamente. Essa tecnologia também reduz a necessidade e custo de processadores de informações nas linhas de produção e sistemas internos da empresa. • Gestão de grandes quantidades de dados (Big Data): realiza maior desempenho de acesso às informações necessárias. Armazenamento de dados a uma velocidade muito superior aos sistemas tradicionais, com gravação e leitura em altas taxas. • Robótica autônoma: novas tecnologias de sensoriamento, conectividade e inteligência artificial para os robôs industriais da linha de produção. Estes ganharam novas habilidades para trabalhar sem uma supervisão humano, sendo capazes de executar e coordenar uma série de tarefas de logísticas e de produção. • Robótica na nuvem: utilização de recursos da computação na nuvem, juntamente com tecnologias de protocolos de comunicação e segurança, permitindo que os robôs possuam menos recursos internos, diminuindo custos e facilitando a programação. • Inteligência artificial: computadores com tecnologia capaz de aprender a reconhecer novos padrões de dados sem ser explicitamente programado para isso. O sistema utiliza métodos para análise e reconhecimento de 16 informações automatizados desenvolvidos para modelos analíticos. A inteligência artificial é comunicação final de todas as tecnologias relacionadas a Indústria 4.0 e permite a implantação deste sistema na empresa e linhas de produção. Figura 15 – Integração na Indústria 4.0 Créditos: Pand P Studio/Shutterstock. A Indústria 4.0 trará grandes desenvolvimentos de novas tecnologias de produção, como laser, feixe de elétrons, manufatura aditiva, e de grandes avanços da microeletrônica e sistemas de comunicação, que proporcionarão uma velocidade ainda maior de adaptabilidade e tomada de decisões. No entanto, o impacto será ainda mais amplo e afetará o mercado como um todo, com criação de novos modelos de negócios, empresas ainda mais integradas com as preferências dos clientes, produzindo bens e serviços ainda mais customizados e com produção viável. Os profissionais também precisarão se adaptar, pois, com fábricas ainda mais automatizadas, novas demandas surgirão enquanto algumas deixarão de existir. TEMA 5 – LIDERANÇA NA INDÚSTRIA 4.0 O futuro da indústria de manufatura e serviços é a liderança 4.0. A automação robótica e da inteligência artificial vem colaborando para o avanço tecnológico do segmento, propiciando as empresas a implementar tecnologias de última geração em suas linhas de produção. Porém, somente algumas empresas 17 têm se preocupado em desenvolver e manter seus líderes atualizados para esta inovação. Figura 16 – Liderança na Indústria 4.0 Créditos: Bizvector/Shutterstock. Com a introdução da Indústria 4.0 em toda a organização, desde a alta gestão ao chão de fábrica, a forma de liderar e compartilhar esse novo modelo organizacional com toda equipe mudou muito. Não somente as competências pessoais, a mentalidade enxuta e os métodos do Lean Manufecturing serão suficientes. Serão necessários o implemento da conectividade e a inteligência social. As empresas deverão identificação e desenvolver nos líderes da próxima geração ferramentas para liderança baseada em competências. As organizações precisam abordar os atributos na liderança que são mais significativos a seu modelo de negócio, desenvolvendo, com isso, vantagens competitivas. Figura 17 – Líderes competentes Créditos: Imageflow/Shutterstock. 18 Algumas dessas ferramentas organizacionais que podem ser desenvolvidas para a liderança serão definidas a seguir: Figura 18 – Novas competências Fonte: Sérgio Zagonel, 2020. Os novos desafios para a liderança 4.0 ficam mais claros quando entendemos a quantidade de habilidades que são exigidas para esta nova liderança. Fica mais evidente que os atuais sistemas educacionais e de treinamento precisam se adaptar também à preparação destes novos líderes e de suas equipes, para enfrentarem os novos desafios da indústria do século XXI. Inteligência social • Pode ser compreendida como ações em situações sociais, bem como o dinamismo e a capacidade de se desenvolver uma postura eficaz em situações sociais, juntamente com o trabalho e a capacidade de envolver outras pessoas nessa operação. Habilidades interpessoais • Neste modelo, a eficácia social é direcionada ao desenvolvimento de relacionamentos. Para essa habilidade, o importante é ser um ótimo ouvinte, ativo e atento, trabalhando nos diálogos e demonstrando às esquipes estar aberto a críticas, sugestões e ao diálogo. Inteligência emocional • Capacidade de se comunicar e alcançar uma compreensão de situações emocionais, ficando em sintonia também com a emoção dos outros. • É importante praticar a leitura não verbal da equipe (percepção emocional), especialmente com relação às suas próprias emoções também. • Aprender a ter controle sobre suas próprias emoções, evitando impulsos comportamentais indesejados no ambiente de trabalho. Resolução de conflitos • Ajuda a evitar ou resolver as hostilidades de natureza interpessoal. • Quando os membros da equipe estão em conflito, os líderes normalmente são chamados com o propósito de intermediar. Tomada de decisão • Um bom líder precisa estar preparado para as tomadas de decisão, sendo esta uma das principais competências para os líderes 4.0. • Podem ser as melhores ou piores formas de tomar decisões, mas o bom líder sabe que é sua responsabilidade, devendo realizar essa tomada de decisão de forma coerente quando uma situação requer e consultando colegas e subordinados se necessário. • A melhor forma de expandir essas habilidades é por meio de estudo, cursos, simulações e, principalmente, experiência. 19 Figura 19 – Novas habilidades para a liderança Créditos:Fizkes/Shutterstock. O avanço da tecnologia nas organizações repercute na melhor qualidade e competência das lideranças 4.0 e dará resultados na futura estabilidade das empresas. Esses novos líderes que buscam as características de sucesso profissional neste novo meio tecnológico e competitivo não só estarão melhorando seus próprios resultados e se desenvolvendo mais rapidamente do que seus outros colegas, mas também serão os visionários na maneira como irão liderar a indústria para o futuro. 20 REFERÊNCIAS FIRJAN, Finep. Industria 4.0. Rio de Janeiro: Senai, 2016. KVIATKOWSKI, M. A.; GOZZI, S. Impactos da automação de subestações de energia em indicadores técnicos de qualidade da ANEEL – uma abordagem crítica. XII SIMPEP – Bauru, SP, 2005. MARTINS, G. M. Princípios de Automação Industrial. 2012. Disponível em: . Acesso em: 23 nov. 2020. ROGGIA, L.; FUENTES, R. C. Automação industrial. Santa Maria: Universidade Federal de Santa Maria, Colégio Técnico Industrial de Santa Maria, Rede e-Tec Brasil, 2016. SANTOS, G. A pirâmide da Automação Industrial. 2012. Disponível em: . Acesso em: 23 nov. 2020. SLACK, N. et al. Administração da produção. 1. ed. São Paulo: Atlas, 1999. Figura 1 – Automação e Indústria 4.0 Figura 2 – Início da automação Figura 3 – Automação industrial Figura 4 – Tipos de automação industrial Figura 5 – Aplicação da automação industrial Figura 6 – Pirâmide de hierarquia da automação Quadro 1 – Hierarquia da automação Figura 7 – Modernização da empresa Figura 8 – Gerenciamento de linhas automáticas Figura 9 – Novas funções nas linhas automáticas Figura 10 – A Quarta Revolução Industrial Figura 11 – Fábricas inteligentes Figura 12 – Fábricas inteligentes Figura 13 – Tecnologia na Indústria 4.0 Figura 14 – Manufaturas inteligentes Figura 15 – Integração na Indústria 4.0 Figura 16 – Liderança na Indústria 4.0 Figura 17 – Líderes competentes Figura 18 – Novas competências Figura 19 – Novas habilidades para a liderança