SMED: como projetar máquinas com elevado OEE

Single-Minute Exchange of Die (SMED) é um método desenvolvido por Shigeo Shingo com o objetivo de reduzir significativamente o tempo necessário para a mudança de formato de máquinas e equipamentos na produção. A redução desse tempo traduz-se diretamente num aumento da disponibilidade das máquinas, o que constitui um elemento essencial da eficiência produtiva. Neste artigo, vamos abordar como projetar máquinas tendo em conta os princípios do SMED.

Princípios do Lean Manufacturing

Fundamentos do Lean Manufacturing

O Lean Manufacturing é uma filosofia de gestão da produção cujo objetivo é maximizar o valor entregue ao cliente, minimizando simultaneamente o desperdício. O Lean centra-se na melhoria contínua dos processos e na eliminação de atividades desnecessárias, o que conduz ao aumento da eficiência e à redução dos custos de produção.

Principais ferramentas Lean

No âmbito do Lean Manufacturing, utilizam-se várias ferramentas que ajudam a atingir os objetivos definidos. Entre elas, destacam-se:

• Kaizen: método de melhoria contínua que envolve todos os colaboradores no processo de aperfeiçoamento das atividades da empresa.
• 5S: sistema de organização do posto de trabalho baseado em triagem, organização, limpeza, normalização e autodisciplina.
• Just-In-Time (JIT): sistema de produção que consiste em fornecer materiais e componentes exatamente quando são necessários, minimizando assim os stocks.
• SMED: elemento-chave do Lean, centrado na rápida mudança de formato das máquinas, permitindo responder com flexibilidade às necessidades de produção em constante mudança.

SMED – Single-Minute Exchange of Die

Definição e princípios do SMED

Single-Minute Exchange of Die (SMED) é um método introduzido por Shigeo Shingo com o objetivo de reduzir drasticamente o tempo de mudança de formato de máquinas e linhas de produção. O principal objetivo do SMED é reduzir o tempo de mudança para um número de minutos de um só dígito (menos de 10 minutos). Existem vários princípios fundamentais do SMED:

1. Separação entre operações internas e externas:
   • Operações internas são aquelas que só podem ser executadas quando a máquina está parada.
   • Operações externas são aquelas que podem ser executadas enquanto a máquina está em funcionamento.
   • O primeiro passo no SMED é identificar e converter o maior número possível de operações internas em operações externas.
2. Normalização e simplificação das operações internas:
   • Normalizar as ferramentas e os métodos de trabalho, para que todas as operações sejam executadas da mesma forma.
   • Simplificar e acelerar as atividades que têm de ser realizadas com a máquina parada.
3. Implementação de sistemas de fixação rápida:
   • Aplicação de sistemas que permitam a fixação e desmontagem rápidas de ferramentas e componentes das máquinas.
   • Utilização de elementos de libertação rápida que minimizam a necessidade de ajuste e calibração.
4. Realização de formação e envolvimento dos colaboradores:
   • Formação de operadores de máquinas e equipas de produção sobre os novos procedimentos e técnicas SMED.
   • Envolvimento dos colaboradores no processo de melhoria e na procura de novas oportunidades para reduzir os tempos de mudança.

Processo de implementação do SMED

A implementação do SMED pode ser dividida em várias etapas principais:

1. Análise do processo atual de mudança de formato:
   • Monitorização e documentação detalhadas de todas as atividades relacionadas com a mudança de formato.
   • Identificação das operações internas e externas, bem como da sua duração.
2. Conversão de operações internas em externas:
   • Avaliação da possibilidade de transferir operações internas para operações externas.
   • Implementação de novos procedimentos que permitam executar um maior número de operações enquanto a máquina está em funcionamento.
3. Otimização das operações internas:
   • Normalização e simplificação dos procedimentos internos.
   • Introdução de sistemas de fixação rápida e de ferramentas adequadas.
4. Formação e envolvimento dos colaboradores:
   • Realização de ações de formação para operadores e equipas de produção.
   • Incentivo à participação ativa no processo de melhoria.
5. Monitorização e melhoria contínua:
   • Monitorização regular dos resultados e dos tempos de mudança.
   • Implementação das sugestões dos colaboradores e procura de melhorias adicionais.

Exemplos de sucesso na implementação do SMED em diferentes setores

A implementação do SMED trouxe benefícios significativos em muitos setores industriais:

• Indústria automóvel:
  • Em fábricas automóveis, como a Toyota, a aplicação do SMED permitiu uma redução significativa dos tempos de mudança, contribuindo para uma maior flexibilidade da produção e para uma introdução mais rápida de novos modelos no mercado.
• Indústria alimentar:
  • Em empresas de produção alimentar, como a Nestlé, o SMED ajudou a mudar rapidamente entre diferentes produtos nas linhas de produção, reduzindo o tempo de paragem e aumentando a eficiência produtiva.
• Indústria eletrónica:
  • Em unidades de fabrico de equipamentos eletrónicos, o SMED permitiu adaptar mais rapidamente as linhas de produção a diferentes séries de produtos, contribuindo para aumentar a competitividade num mercado dinâmico.

Automação da produção e SMED

O papel da automação no SMED

A automação desempenha um papel fundamental na redução dos tempos de setup, que é o objetivo central do SMED. Graças às tecnologias modernas e às soluções de automação, é possível acelerar muitos processos que antes eram realizados manualmente e exigiam um investimento significativo de trabalho e tempo. A automação pode apoiar o SMED em várias áreas-chave:

1. Fixação e libertação rápidas de ferramentas:
   • Os sistemas automáticos de fixação de ferramentas podem reduzir significativamente o tempo necessário para a sua substituição. Estes sistemas eliminam a necessidade de aperto e ajuste manual, o que não só encurta os tempos de setup, como também reduz o risco de erros.
2. Ajuste automático dos parâmetros das máquinas:
   • A implementação de sistemas que ajustam automaticamente os parâmetros das máquinas de acordo com os requisitos de produção permite adaptar as máquinas de forma rápida e precisa a novas tarefas. Desta forma, evita-se a programação manual e minimizam-se os erros de configuração.
3. Robótica e automação dos processos auxiliares:
   • A utilização de robôs para executar tarefas repetitivas e demoradas, como a alimentação e a recolha de materiais, pode acelerar significativamente todo o processo de setup.
4. Monitorização e análise de dados em tempo real:
   • Os sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) permitem monitorizar e analisar continuamente os processos de produção. Assim, é possível identificar e eliminar rapidamente os estrangulamentos e otimizar os processos de setup.

Sistemas SCADA e o seu impacto no SMED

Os sistemas SCADA desempenham um papel importante na monitorização e otimização dos processos de setup no âmbito do SMED.

O SCADA permite recolher e analisar dados de máquinas e processos produtivos em tempo real, o que é essencial para realizar setups de forma rápida e eficaz.

1. Monitorização dos tempos de setup:
   • O SCADA permite acompanhar com precisão os tempos de setup, o que possibilita identificar as áreas que exigem otimização. Com dados precisos, é possível tomar decisões mais informadas sobre melhorias.
2. Análise das causas das paragens:
   • Os sistemas SCADA podem registar e analisar as causas das paragens, permitindo identificar rapidamente os problemas e eliminá-los. Desta forma, é possível minimizar o tempo de paragem e aumentar a disponibilidade das máquinas, melhorando também o OEE.
3. Integração com sistemas ERP e sistemas de execução da produção:
   • A integração do SCADA com sistemas ERP (Enterprise Resource Planning) e sistemas de execução da produção permite uma gestão abrangente dos processos produtivos. Assim, é possível planear e coordenar melhor os setups, aumentando a eficiência da produção.

POKA-YOKE – garantia da qualidade

Definição de POKA-YOKE

POKA-YOKE é uma técnica japonesa de prevenção de erros que consiste em conceber os processos produtivos de forma a tornar os erros impossíveis de cometer ou fáceis de detetar e corrigir. Esta técnica é utilizada para eliminar defeitos e aumentar a qualidade dos produtos.

Objetivo e princípios do POKA-YOKE

1. Prevenção de erros:
   • O principal objetivo do POKA-YOKE é eliminar os erros logo na fase de conceção dos processos produtivos. Desta forma, é possível evitar correções dispendiosas e paragens.
2. Deteção e correção de erros:
   • Nos casos em que os erros não podem ser totalmente eliminados, o POKA-YOKE assegura a sua deteção e correção rápidas, antes de afetarem o produto final.
3. Simplicidade e eficácia:
   • As soluções POKA-YOKE devem ser simples e fáceis de implementar, para poderem ser aplicadas de forma eficaz pelos trabalhadores na linha de produção.

Exemplos de aplicação de POKA-YOKE na produção

• Indústria automóvel:
  • Na produção de automóveis, utilizam-se várias soluções POKA-YOKE, como sensores e indicadores, que impedem a montagem de peças numa sequência incorreta ou com força inadequada.
• Indústria eletrónica:
  • Na produção de componentes eletrónicos, o POKA-YOKE pode incluir a utilização de conectores e suportes especiais, que asseguram ligações corretas e eliminam o risco de erros de montagem.
• Indústria alimentar:
  • Nas fábricas de produção alimentar, o POKA-YOKE pode incluir a aplicação de sensores que detetam a presença de corpos estranhos nos produtos, garantindo a sua conformidade com as normas de qualidade e segurança.

Impacto do POKA-YOKE no SMED

1. Redução de defeitos de produção:
   • Graças ao POKA-YOKE, os processos de mudança de formato podem ser concebidos de modo a minimizar o risco de erros, o que se traduz em maior qualidade dos produtos e menor risco de paragens.
2. Aumento da fiabilidade dos processos:
   • A aplicação do POKA-YOKE nos processos de mudança de formato aumenta a fiabilidade e a repetibilidade destas operações, o que é essencial para uma implementação eficaz do SMED.

TPM (Total Productive Maintenance) e SMED

O que é o TPM?

O Total Productive Maintenance (TPM) é uma abordagem abrangente à manutenção industrial que envolve todos os colaboradores com o objetivo de maximizar a eficiência dos equipamentos.

O TPM inclui várias atividades, como manutenção preventiva, manutenção autónoma realizada pelos operadores e melhoria contínua dos processos.

Pilares do TPM

1. Manutenção autónoma:
   • Os operadores são responsáveis pela manutenção diária das máquinas, incluindo limpeza, lubrificação e pequenas reparações. Graças a isso, as máquinas mantêm-se em melhor estado e avariam com menos frequência.
2. Manutenção preventiva:
   • As inspeções e intervenções de manutenção regulares evitam avarias inesperadas e prolongam a vida útil das máquinas.
3. Melhoria contínua:
   • Procura contínua de formas de melhorar a eficiência e a fiabilidade dos equipamentos através da análise de dados e da implementação de soluções inovadoras.

Como o TPM influencia a disponibilidade das máquinas

O TPM melhora significativamente a disponibilidade das máquinas, que é um dos principais indicadores de OEE. A manutenção regular e o envolvimento dos operadores nos processos de manutenção minimizam as paragens e as avarias, permitindo uma produção fluida e ininterrupta.

SMED como elemento do TPM

Single-Minute Exchange of Die (SMED) é um método introduzido por Shigeo Shingo com o objetivo de reduzir drasticamente o tempo de mudança de formato das máquinas e das linhas de produção. O principal objetivo do SMED é reduzir o tempo de mudança para um número de minutos de um só dígito (menos de 10 minutos). Existem vários princípios fundamentais do SMED:

1. Redução dos tempos de mudança:
   • Com o SMED, o tempo necessário para as mudanças de formato é significativamente reduzido, o que aumenta a disponibilidade das máquinas e permite um planeamento da produção mais flexível.
2. Aumento do envolvimento dos operadores:
   • Os operadores, responsáveis pela manutenção autónoma, também participam nos processos de mudança de formato, o que permite uma melhor compreensão das máquinas e a otimização dos procedimentos.

Indicadores-chave de desempenho (KPI) e SMED

Introdução aos KPI

Os Indicadores-Chave de Desempenho (KPI) são ferramentas que permitem medir e monitorizar a eficácia dos processos de produção. No contexto do SMED, os KPI mais importantes são:

1. Tempo de mudança de formato:
   • O tempo necessário para realizar a mudança de formato da máquina, que influencia diretamente a disponibilidade e a flexibilidade da produção.
2. MTBF (Mean Time Between Failures):
   • Tempo médio entre avarias, que indica a fiabilidade das máquinas e a eficácia das ações de manutenção.
3. MTTR (Mean Time To Repair):
   • Tempo médio necessário para reparar a máquina, que influencia a duração das paragens e a disponibilidade das máquinas.

Monitorização dos KPI no contexto do SMED

A monitorização eficaz dos KPI relacionados com os tempos de mudança de formato é essencial para otimizar os processos SMED. Isto inclui:

1. Recolha regular de dados:
   • Os dados relativos aos tempos de mudança de formato, avarias e reparações devem ser recolhidos e analisados regularmente para identificar as áreas que necessitam de melhoria.
2. Análise e reporte:
   • A análise de dados permite identificar tendências e padrões que podem indicar potenciais problemas ou oportunidades de otimização. O reporte regular dos resultados dos KPI permite tomar decisões informadas sobre melhorias.
3. Utilização de sistemas informáticos:
   • Os sistemas informáticos, como ERP e sistemas de execução da produção, podem apoiar a monitorização e a análise dos KPI, fornecendo dados precisos e atualizados sobre o desempenho dos processos produtivos.

Utilização de sistemas informáticos na monitorização de KPI

• Sistemas ERP:
  • Os sistemas ERP permitem a gestão centralizada dos dados de produção, o que possibilita um melhor planeamento e controlo dos processos de mudança de formato.
• Sistemas de execução da produção:
  • Os sistemas de execução da produção (Manufacturing Execution Systems) permitem a monitorização contínua dos processos produtivos e uma resposta imediata a eventuais problemas. Desta forma, é possível identificar e eliminar rapidamente as causas das paragens.

Testes FAT e SAT e o SMED

Definição de FAT e SAT

Factory Acceptance Test (FAT) e Site Acceptance Test (SAT) são testes fundamentais realizados antes da implementação de novas máquinas ou linhas de produção.

1. FAT (Factory Acceptance Test):
   • Teste realizado na fábrica do fabricante, com o objetivo de confirmar que a máquina cumpre todas as especificações e requisitos antes do seu envio para o cliente.
2. SAT (Site Acceptance Test):
   • Teste realizado nas instalações do cliente após a instalação da máquina, com o objetivo de confirmar que a máquina funciona corretamente em condições reais de produção.

Importância dos testes FAT e SAT no contexto do SMED

1. Confirmação da funcionalidade:
   • Os testes FAT e SAT permitem verificar se a máquina cumpre todos os requisitos e se é capaz de realizar mudanças de formato de acordo com os princípios do SMED.
2. Otimização das regulações:
   • Durante os testes, é possível efetuar as calibrações e os ajustes necessários para alcançar tempos ótimos de mudança de formato.
3. Formação dos operadores:
   • Os testes FAT e SAT são também uma oportunidade para formar os operadores na utilização das novas máquinas e nos procedimentos SMED, assegurando uma implementação fluida dos novos processos produtivos.

Resumo dos pontos-chave do artigo

Projeto de máquinas com base nos princípios do SMED é essencial para alcançar uma elevada eficiência da produção e minimizar os tempos de mudança de formato. No artigo, explicámos como o SMED se enquadra nos princípios do Lean Manufacturing, como a automação dos processos produtivos e os sistemas SCADA apoiam o SMED, e como POKA-YOKE, TPM e KPI podem contribuir para uma implementação eficaz do SMED. Os testes FAT e SAT também desempenham um papel importante na verificação e otimização dos processos de mudança de formato.

Futuro e desenvolvimento da tecnologia no contexto do SMED

As novas tecnologias, como sistemas avançados de automação, inteligência artificial e Internet das Coisas (IoT), terão um papel cada vez mais importante na otimização contínua dos processos SMED. As empresas que pretendem alcançar uma vantagem competitiva devem investir nestas tecnologias e aperfeiçoar continuamente os seus processos produtivos de acordo com os princípios do SMED.