shigeo shingo

Metodologia de Shigeo Shingo (SMED): anlise crtica e estudo de caso

Miguel Sugai Richard Ian McIntosh Olvio Novaski Resumo A metodologia de Shigeo Shingo (SMED - single minute exchange of die) foi publicada pela primeira vez no Ocidente em 1985, e referncia principal quando se trata de reduo dos tempos de setup de mquinas. A metodologia enfatiza a separao e a transferncia de elementos do setup interno para o setup externo. As diversas aplicaes industriais e os artigos existentes indicam a relevncia do tema e da metodologia. Este artigo prope-se a analisar criticamente o SMED revelando as lacunas da metodologia. Particularmente, discutem-se os problemas associados aos perodos de desacelerao e acelerao relacionados s atividades de setup, verificando-se que a separao e a converso de tarefas no so suficientes. Para tanto, apresenta-se um estudo de caso em uma linha de produo. Palavras-chave: Virada de produo. Setup. Perodo de acelerao. Sistema Toyota de Produo.

1 Introduo

O sistema Toyota de produo (STP), criado por Eiji Toyoda e Taiichi Ohno na dcada de 1950, ganhou seus primeiros contornos na literatura acadmica com o professor Yasuhiro Monden. Com o STP busca-se, princi-palmente, a eliminao de desperdcios, e para tal, foram criadas tcnicas como: a produo em pequenos lotes, reduo de estoques, alto foco na qualidade, manuteno preventiva, entre outras. A produo em pequenos lotes e a reduo de estoques incentivam enormemente aes no sentido da reduo do tempo de setup, um capacitador da produo puxada, de acordo com Godinho Filho e Fernandes (2004).As tcnicas aplicadas na Toyota foram todas desenvol-vidas internamente, com exceo do SMED, sistema para reduo de tempo de setup de mquinas, elaborado em colaborao com o consultor Shigeo Shingo (WOMACK; JONES, 1998). Ao realizar as primeiras anlises sobre o STP, Monden (1984) apontava que o sistema de Shingo, alm de ser um conceito inovador genuinamente japons, seria tambm uma teoria muito comum cuja prtica seria difundida na engenharia industrial em todo o mundo. Cusumano (1989), porm, comentava que o setup rpido originrio dos Estados Unidos. Conforme este autor,

setup rpido da Danly Machine em Chicago e descobriu a grande soluo que a reduo do tempo de setup oferecia para a produo em pequenos lotes e reduo de esto-ques. Contratou Shingo para desenvolver a metodologia na Toyota.Os estudos sistemticos realizados por Shingo foram descritos em seu livro SMED - revolution in manufacturing - que apresenta uma breve estrutura conceitual, descreve algumas tcnicas que auxiliam na metodologia e oferece diversos exemplos de aplicaes do SMED em empresas. Ao apresentar a metodologia, o autor procura estimular o leitor a aplicar o SMED por meio de exemplos e com transcrio de depoimentos de gerentes industriais de diversas empresas.A primeira publicao do SMED no Ocidente foi em 1985, mas o conceito de reduo de tempos de setup promovido pelos japoneses j provocava uma reper-cusso tanto em publicaes (HALL, 1983; PLOSSL, 1985; HAY, 1992) como em aplicaes industriais, na qual a metodologia SMED citada em revistas especia-lizadas (JOHANSEN; McGUIRE, 1986; QUINLAN, 1987; SEPEHRI, 1987; NOAKER, 1991).Este artigo prope-se a realizar uma anlise crtica do

Ohno conheceu em meados dos anos 1950 as prensas de SMED, concentrando-se em alguns detalhes da metodo-

Gest. Prod., So Carlos, v. 14, n. 2, p. 323-335, maio-ago. 2007

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logia. Para isso, no item 2 apresentam-se aspectos gerais do SMED, como sua elaborao e sua difuso no Brasil; no item 3 so feitas as anlises crticas do SMED, em seus diversos aspectos; no item 4 apresentam-se os aspectos do setup no considerados no SMED; no item 5 apresenta-se um estudo de caso em uma empresa metal-mecnica; no item 6 encontram-se as concluses do artigo; finalmente, no item 6 encontram-se as concluses do artigo.

2 SMED - Single minute exchange of die

2.1 Elaborao do SMEDNo relato da criao do SMED, Shingo distingue trs etapas para o desenvolvimento da metodologia que foi concebida ao longo de 19 anos (SHINGO, 1985).A primeira etapa ocorreu na planta da Mazda Toyo Kogyo em 1950, na cidade de Hiroshima. Ao analisar as atividades de troca de matrizes de uma prensa, Shingo identificou e classificou como setup interno o conjunto de atividades realizadas com a mquina parada, e setup externo como o conjunto de operaes realizadas com mquina em funcionamento.A segunda etapa foi no estaleiro da Mitsubishi Heavy Industries, em Hiroshima no ano de 1957, na qual foi realizada a duplicao de ferramentas para que o setup

EstgiosEstgio preliminarEstgio 1Setup externo eSeparandoEstgiosinterno no diferenciadossetup externo econceituaisinterno

fosse feito separadamente, gerando aumento de 40% na produo. Conforme relato do autor, apesar da euforia com o resultado, esta etapa de trabalho no contribuiu diretamente para formar o corpo da metodologia.Por fim, a terceira e ltima etapa ocorreu em 1969 na Toyota Motors Company, em que cada operao de setup de uma prensa de 1.000 toneladas exigia quatro horas de trabalho, enquanto que uma prensa similar na Volkswagen exigia apenas duas horas. Em uma primeira fase de seu trabalho de consultoria, Shingo conseguiu uma reduo desse tempo para 90 minutos. Aps exigncia da diretoria da Toyota, aplicaram-se mais esforos na reduo do tempo, gerando o conceito de converso de setup interno em setup externo, isto , a transferncia de algumas atividades com a mquina parada para o momento que esta estivesse em funcionamento. Dessa forma, houve uma considervel reduo do tempo da mquina parada para apenas trs minutos. Dessa forma, Shingo criou sua metodologia, que na verso em ingls recebeu a sigla SMED, iniciais de single-minute exchange of die. Esta sigla traz aglutinado um conceito e uma meta de tempo: troca de matrizes em menos de dez minutos.Na Figura 1, apresenta-se a representao figurada do SMED contendo os estgios conceituais e suas respec-tivas tcnicas. A partir da figura, percebe-se que h dois nveis distintos no SMED, que so os estgios conceituais

Estgio 2Estgio 3ConvertendoRacionalizandosetup interno emtodos os aspectosexternoda operao de setupPreparao

Utilizao decheck-listVerificao das condies de funcionamento Melhoria detransporte deTcnicasmatrizes prticas correspondentesaos estgios conceituais

antecipada dascondiesMelhoria naoperacionaisestocagem ePadronizaono transportedas funesde navalhas,matrizes, guias,Utilizao debatentes, etc. guiasintermedirias

Implementao de operaes em paralelo Uso de fixadores funcionais Eliminao de ajustes setup externo Sistema de mnimo mltiplo setup internocomumMecanizao Figura 1. SMED (Fonte: SHINGO, 2000).


Metodologia de Shigeo Shingo (SMED): anlise crtica e estudo de caso325

e as tcnicas correspondentes aos estgios conceituais. Os estgios conceituais esto ordenados da seguinte forma.2.1.1 Estgio preliminar: setup interno e externo no se distinguemO estgio preliminar oferece apenas os parmetros de tempo inicial das atividades realizadas no setup. Para obter os tempos das atividades, Shingo (1985) indica a possibilidade do uso do cronmetro, do estudo do mtodo, de entrevista com operadores ou da anlise da filmagem da operao. O autor tambm indica que [...] observaes e discusses informais com os trabalhadores geralmente so suficientes. (SHINGO, 1985).2.1.2 Estgio 1: separando setup interno e externoEsta fase corresponde organizao das atividades, classificando-as e separando-as como setup interno, aquelas realizadas com a mquina parada e setup externo como sendo atividades realizadas com a mquina em funcionamento. A respeito disso, Shingo comentava:[...] se for feito um esforo cientfico para realizar o mximo possvel da operao de setup como setup externo, ento, o tempo necessrio para o interno pode ser reduzido de 30 a 50%. Controlar a separao entre setup interno e externo o passaporte para atingir o SMED. (SHINGO, 1985).

2.1.3 Estgio 2: converso do setup interno em setup externoA reduo de tempo do setup interno promovida pelo estgio 1 ainda no suficiente para atingir a meta de tempo proposta pelo SMED. Ainda necessrio um reexame das operaes para verificar se alguma operao tenha sido erroneamente alocada e para fazer um esforo para converter estas atividades em setup externo.2.1.4 Estgio 3: melhoria sistemtica de cada operao bsica do setup interno e externoO nome escolhido por Shingo (1985) para intitular este estgio no muito fcil de traduzir. No original em ingls est nomeado como streamlining all aspects of the setup operation e a traduo para o portugus do seu livro ficou como racionalizando todos os aspectos do setup (SHINGO, 2000). Dentro do contexto da meto-dologia, a palavra racionalizao no a mais adequada, pois pode induzir a considerar esta fase como fixao de mtodos ou procedimentos.Ao considerar a filosofia SMED em um outro livro, Shingo (1988) oferece outra definio ao seu terceiro estgio conceitual: Melhoria sistemtica de cada operao bsica do setup interno e externo. Esta abor-

do estgio e permite visualizar o SMED como melhoria contnua.A busca do single-minute (dgito nico) pode no ser alcanada nos estgios anteriores, sendo necessria a melhoria contnua de cada elemento, tanto do setup interno como externo. Shingo (1985) estabelece, portanto, tcnicas tanto para o setup externo como para o interno, que seguem na Tabela 1.2.2 Observaes quanto originalidade do SMEDA forma reconhecida para identificar a originalidade de uma produo, seja um produto ou processo, veri-ficar o momento em que foi gerada a patente ou a data da publicao do artigo ou livro.Conforme Smith (2005), uma equipe da Toyota foi treinada na Danly em 1959 na busca da reduo de tempo de setup. Uma dcada depois, Shingo criou o SMED evitando infringir a marca registrada da Danly.Pode-se ento afirmar, que o SMED no o primeiro sistema de reduo do tempo de setup, e tambm no o nico (McINTOSH et al., 2001). Sua fama impulsio-nada com a divulgao do sistema Toyota de produo e do trabalho de Womack e Jones (1998) ao denominarem o STP como manufatura enxuta (lean manufacturing).Segue-se agora a anlise da difuso do SMED.2.3 Difuso do SMED no BrasilA verso brasileira do livro de Shingo foi publicada no ano de 2000, com o ttulo Sistema de Troca Rpida de Ferramentas (SHINGO, 2000). Algumas aplicaes no pas confirmaram o SMED como referncia concei-tual quando se trata da reduo do tempo gasto em setup. Silva e Duran (1998) apresentam um estudo de caso da reduo dos tempos de preparao em tornos CNC de uma fbrica de freios, utilizando como princpio alguns

Tabela 1. Estgios conceituais do SMED e as tcnicas associadas. Estgio conceitual Tcnicas associadasEstgio 1Utilizao de um check-list;Verificao das condies de funcionamento; eMelhoria no transporte de matrizes.Estgio 2Preparao antecipada das condiesoperacionais;Padronizao de funes; e Utilizao de guias intermedirias.Estgio 3Melhoria na estocagem e no transporte denavalhas, matrizes, guias, batentes, etc; Implementao de operaes em paralelo; Uso de fixadores funcionais;Eliminao de ajustes;Sistema de mnimo mltiplo comum; e Mecanizao.

dagem apresenta uma compreenso melhor do alcance Fonte: Shingo (1985).


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dos estgios conceituais do SMED. Calarge e Calado (2003) fazem uso da metodologia SMED em uma linha de conformao de tubos e chapas em um fabricante de eletrodomsticos. Costa et al. (2004) desenvolvem aplicao do SMED em mquinas CNC com estudo de retorno sobre o investimento em projeto de reduo de tempo de preparao, que envolveu a aquisio de dispo-sitivos que agilizavam a troca de ferramentas.No Brasil difundiu-se o uso da sigla TRF, iniciais de troca rpida de ferramentas, como traduo do SMED. Para este artigo ser utilizada a prpria sigla SMED, uma vez que reconhecida no referenciamento internacional. H tambm razes de ordem conceitual para se preferir o uso da sigla SMED.Conforme apresentado na Tabela 2, o conceito de troca de ferramentas gera confuses no ambiente do processo de fabricao, em especial na usinagem, na qual se deno-mina troca de ferramenta, por exemplo, a simples troca da pastilha para a produo de um mesmo produto. O tempo para se realizar esta operao chama-se tempo de indexao e , em geral, muito pequeno e, portanto, considerado desprezvel dentro do tempo total de proces-samento; por outro lado, o tempo de preparao, que a durao do tempo para realizar as atividades para se comear a produzir um novo produto e, portanto, pode envolver troca de ferramentas, considerado no tempo total de processo (NOVASKI, 1984). Ao se propor ento uma metodologia de troca rpida de ferramentas em um centro de usinagem, a terminologia utilizada pode causar confuso, pois neste caso setup seria o tempo de prepa-rao para se iniciar a produo de determinado produto. No caso de processos de fabricao de estamparia e injeo, h uma identificao entre troca de ferramentas e setup.Portanto, a primeira observao a ser feita nesta anlise crtica que a sigla TRF, embora tenha alguns traos semelhantes, no se identifica totalmente com o SMED. Por isso, preferiu-se nesse artigo o uso da sigla SMED ao invs do TRF.

3 Anlise crtica ao SMEDContribuies importantes na avaliao do SMED e de outros temas relacionados s melhorias em reduo dos tempos de setup tm sido feitas pela equipe Design and Manufacturing Group, do Departamento de Engenharia

Mecnica da Universidade de Bath, Inglaterra, que desen-volve trabalhos neste tema desde 1991. Esta equipe editou o livro Improving Changeover Performance (McINTOSH et al., 2001) e publicou diversos artigos, sendo que alguns deles sero citados oportunamente neste trabalho. Esse item divide-se em duas partes: na primeira apresenta-se uma anlise da definio do SMED dada pelo prprio Shingo, e em seguida, apresenta-se a avaliao das defi-nies de outros autores e de usurios da metodologia.3.1 Anlise da definio do SMED dada por ShingoShingo realizou um trabalho de criao do SMED que durou 19 anos, e a evoluo do sistema Toyota de produo o impulsionou. Em seu livro ele define o SMED da seguinte forma: [...] abordagem cientfica para reduo do setup, que pode ser aplicada em qualquer fbrica ou equipamento (SHINGO, 1985).Esta definio requer alguns cuidados e a anlise da mesma pode ser realizada em dois aspectos. A primeira observao quanto ao adjetivo cientfico atribudo ao SMED, o que passvel de muitas discusses. fato que o SMED tenha nascido da prtica industrial, mas deve-se salientar que os dados apresentados no livro no receberam um devido tratamento estatstico. O livro de Shingo traz diversas taxas de reduo de tempo asso-ciadas s tcnicas aplicadas no SMED. Todavia, no h distino entre o que generalizao do que realmente ganho especfico de cada tcnica. Fica, portanto, a dvida de como Shingo chegou aos resultados apresentados.A segunda observao a ser feita sobre a definio feita por Shingo quanto sua aplicao ampla e irrestrita em qualquer fbrica ou qualquer mquina. A implantao do SMED pode no ser possvel por razes tcnicas, econmicas ou organizacionais. Rech (2004) apresenta uma pesquisa-ao em uma empresa metalrgica em que houve falhas no processo de implantao do SMED, destacando-se os problemas organizacionais: negligncia durante o estgio estratgico de preparao para o SMED, falta de reunies peridicas, e insuficiente treinamento da metodologia para os operadores.Portanto, a definio dada por Shingo no transmite adequadamente o significado proposto pelo sistema que criou. Buscam-se, ento, definies dadas por outros autores.

Tabela 2. Diferentes compreenses sobre troca de ferramentas e setup.Processo de fabricaoO que se entende como troca de ferramentasO que se entende por setup?UsinagemTroca de pastilhas ou suportes para o mesmo produto Preparao da mquina para fabricar novo produtoEstampariaTroca de matriz (produtos diferentes)Troca de matriz (produtos diferentes)InjeoTroca de molde (produtos diferentes)Troca de molde (produtos diferentes)Fonte: Os autores.



3.2 Anlise da definio do SMED a partir de outros autoresPara a definio do SMED pode ser utilizada uma distino apresentada em McIntosh et al. (2000): SMED como conceito, SMED como metodologia, e SMED como programa de melhoria.Dentro da primeira distino, o SMED um conceito, entende-se o SMED pelo enunciado dos seus estgios conceituais na busca da reduo do tempo de setup ou tempo de preparao com uma meta e uma apli-cao especfica.Na segunda distino, o SMED uma metodologia com a qual os quatro estgios conceituais integrados em um modo de fluxograma possibilitam atingir a meta proposta.Na terceira distino, o SMED programa de melhoria em que, com a busca da melhoria contnua, pode-se aprimorar o mtodo de trabalho realizado na operao de setup. Neste programa de melhoria incluem-se melhorias tanto de processo como em equipamentos, formao de times e definio de responsabilidades.Embora a grande variedade de definies para SMED seja possvel, a percepo dos operadores a respeito do SMED centraliza-se na questo da tomada do tempo. A preocupao com o tempo destaca-se quando se pergunta aos operadores qual o significado do SMED.Em um seminrio apresentado por um dos autores sobre o SMED em uma empresa metal-mecnica, duas definies para a metodologia de Shingo foram apresen-tadas como resposta. A primeira foi SMED reduo de tempo de setup, e a segunda foi SMED troca de matriz em um dgito de minuto, isto , uma simples traduo do significado da sigla SMED. Podem-se fazer algumas observaes com relao a estas respostas.A principal preocupao trazida pelo SMED foi alcanar uma meta de tempo em um dgito de minuto ou o menor tempo possvel (ESROCK, 1985). Esta meta de tempo acabou por resgatar o uso da cronometragem no cho de fbrica e, em alguns casos, o estudo do mtodo de trabalho. A obsesso com a reduo do tempo de setup tem-se tornado uma competio no Japo. Conforme Liker (2004), em uma fbrica de um fornecedor da Mazda no Japo, operadores que realizaram o setup de uma prensa em apenas 54 segundos ganharam um prmio nacional em uma operao que mais parecia um rodeio.Autores apontam a necessidade dos profissionais envolvidos na reduo de tempo de setup de rever os conceitos de engenharia industrial, em especial, dos estudos de tempos e movimentos, para poder realizar o seu trabalho (SCHONBERGER, 1988; HALL, 1983; PATEL et al., 2001). Neste mesmo contexto, Noaker (1991) observou que Shingo, ao recomendar a anlise do mtodo de cada operao de setup com uso de gravaes

em vdeo, ressuscitara uma ferramenta de engenharia industrial criada por Frank G. Gilbreth.Com relao ao enfoque que est contido na prpria sigla SMED, Harmon e Peterson (1991) criticaram que o autor tenha focalizado sua obra para prensas e injetoras. De fato, embora os estgios conceituais possam ser apli-cados para diversos setores industriais, seu livro tem um forte direcionamento para o setor metal-mecnico. Essa crtica tambm surgiu em casos de aplicaes no Brasil.Em uma visita a uma empresa farmacutica na regio de Campinas feita pelos autores deste trabalho, havia uma busca da reduo do tempo gasto com setup e optou-se pelo uso do SMED utilizando o livro do Shingo. Este livro auxiliou na distino dos elementos internos e externos do setup e na converso de elementos internos para externos. Todavia, os especialistas em setup no avanaram com a aplicao da metodologia a partir deste ponto, pois eles no conseguiam aplicar na empresa farmacutica as tcnicas e exemplos do SMED, prprios da indstria metal-mecnica. No setup desta empresa farmacutica, muitas atividades de limpeza de mquinas e assepsia de instrumentos e dispositivos na mudana de produtos so regulamentadas pelos rgos de vigilncia sanitria e so realizadas em muito mais de dez minutos. Naturalmente, algumas tcnicas apresentadas na Tabela 1 no se aplicavam nesta empresa.3.3 Anlise crtica de cada estgio da metodologia SMEDSegue agora a avaliao da metodologia criada por Shingo, com uma anlise de cada estgio conceitual e as tcnicas atribudas. Inicialmente, a metodologia ser vista em conjunto, e em seguida ser dada ateno ao grupo formado pelos estgios conceituais 1 e 2. O estgio3 ser visto separadamente.3.3.1 Metodologia SMED vista em conjuntoO SMED uma metodologia consolidada e outros autores propuseram-se a agregar outros estgios buscando seu aprimoramento (BLACK, 1998; MOXHAM; GREATBANKS, 2001). A metodologia tambm pode ser considerada dentro da estrutura organizacional da empresa adaptando-a com estgios na rea estratgica de empresas (FOGLIATTO; FAGUNDES 2003). Outros autores e consultorias sugerem o uso de filmagem como estgio da metodologia (CLAUNCH 1996; SMED/SR 2005), associao com as tcnicas de controle visual (RECH, 2004) ou associado com desenvolvimento de fornecedores (NEUMANN; RIBEIRO, 2004).Ao observar a metodologia criada por Shingo (Figura 1) distinguem-se dois mbitos:a) estgios conceituais estabelecidos em seqncia; eb) conjunto de tcnicas associadas a esses estgiosconceituais.


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Shingo (1985) apontava que o sucesso de uma reduo de setup est vinculado correta aplicao das tcnicas dentro da seqncia dos estgios conceituais. Esta exigncia no precisava ser to rigorosa, o que se pode observar em estudos prticos.Em uma pesquisa-ao, utilizou-se o SMED como metodologia de reduo de tempo de setup (GILMORE; SMITH, 1996). Neste trabalho deu-se maior nfase na distino entre atividades de setup interno e externo, e a partir de um trabalho em equipe realizou-se a apli-cao do SMED fora da seqncia prevista por Shingo. Por exemplo, tcnicas de implementao de atividades paralelas e mecanizao foram indicadas para serem aplicadas logo no incio, apesar de serem tcnicas indi-cadas no estgio 3. Os resultados da pesquisa foram satisfatrios, alcanando padro flexvel de manufatura, maior variedade de produtos, menor lead-time e menor lote de produo.Na anlise conjunta, percebe-se que h uma repetio de tcnicas como, por exemplo, melhoria no trans-porte de matrizes presente nos estgios 1 e 3. A tcnica padronizao de funes do estgio 2 tem grande simi-laridade com a outra tcnica eliminao de ajustes do estgio 3.Segue a anlise dos estgios 1 e 2, vistos em conjunto.

3.3.2 Domnio dos estgios 1 e 2Os estgios 1 e 2 so analisados conjuntamente pois tm grande similaridade e interdependncia. Shingo (1985) comentava que preferiu separar em trs estgios conceituais para melhor compreenso da metodologia, mas a rigor, quando se faz a identificao dos elementos internos e externos, a separao e converso so conse-qncias diretas.Monden (1984) considera que a distino das aes de preparao interna e transferncia para externa o conceito mais importante para o SMED. Os cursos e trei-namentos reforam este ponto de vista, e muitos so os artigos que versam sobre aplicaes prticas de reduo de tempo de setup que citam apenas estes estgios conceituais de Shingo. Em visitas a empresas no Brasil realizadas pelos autores deste artigo, confirmou-se este ponto, pois quando se questionava sobre o trabalho de reduo de tempo de setup havia uma resposta autom-tica; afirmando-se tratar de um trabalho de separar setup interno do setup externo.Muitas vezes a importncia destes estgios superva-lorizada, transformando-se na prpria definio do que a reduo do tempo de setup. Isto ocorreu no estudo de caso de Costa et al. (2004) que aplicaram apenas os est-gios conceituais 1 e 2. Segue abaixo a definio que estes autores redigiram sobre reduo de tempo de setup:


[...] Em qualquer anlise de operaes de setup, importante distinguir o trabalho que pode ser feito enquanto a mquina est funcionando e aquele que deve ser feito com a mquina parada. O princpio fundamental de melhoria de setup transformar uma operao de setup interno em uma de setup externo. (COSTA et al., 2004).Como conseqncia desta valorizao dos estgios 1 e 2, McIntosh et al. (2000) comentaram no ser incomum que aplicaes do SMED no realizem o estgio concei-tual 3.De qualquer forma, os possveis ganhos na fase de transformao de setup interno em setup externo so esti-mados entre 30 e 50% por Shingo (1985) e tambm por um estudo de Hall (1983), em que os ganhos possveis com transferncia de operaes internas para externas so estimados nesta mesma porcentagem. Na Figura 2 apresentam-se as etapas de um estudo de caso de reduo de tempo de setup de prensa:Apesar da importncia que se d transferncia de atividades de setup interno para setup externo, colo-cando-o como primeiro passo na reduo de tempo de setup, Hall deixa a entender que o restante das possveis melhorias s possvel com modificao de mquinas e eliminao de ajustes, tcnicas pertencentes ao terceiro estgio conceitual.Vale ressaltar que a transferncia de atividades internas para externas, por si s, no diminui o contedo do trabalho e o conjunto total de tarefas a serem executadas. Esta opinio compartilhada por McIntosh et al. (2000).3.3.3 Estgio 3: melhoria sistemticaA Figura 1 permite deduzir que h uma diminuio da durao de tempo total de setup interno e externo apenas

1009080706050403020100Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro

Mdia inicial: 90 minutosTransferncia de elementos internos para externos Modificao dos equipamentos para troca rpida Introduo dos operadores ao one touchPrtica e padronizao

Figura 2. Projeto de reduo de setup de prensa. (Fonte: HALL, 1983) Tempo de setup (minutos)


no terceiro estgio conceitual. Nos estgios anteriores ocorre apenas a separao e transferncia de atividades, sem reduo do tempo da soma setup interno com externo. Alguns autores confirmam esta observao (McINTOSH et al., 2000; LESCHKE, 1997).Em seu livro, Shingo (1985) apresenta dados que conferem ao estgio 3 a mesma importncia dada aos estgios 1 e 2:a) o tempo despendido com ajustes e corrida de testes representa mais de 50% do tempo total de setup; e b) o uso da tcnica implementao de operaes para-lelas, isto , duas pessoas na realizao do setup, pode reduzir o tempo de setup em mais de 50%.As porcentagens indicadas possibilitam afirmar que tcnicas isoladas podem oferecer benefcios equivalentes aos estgios 1 e 2, mas o estgio 3 e suas tcnicas tm recebido menos ateno nas aplicaes industriais. Ao estabelecer uma hierarquia entre tcnicas de reduo do tempo de setup, Hay (1987) indica por meio de um grfico de Pareto uma grande importncia eliminao de ajuste e do uso de fixadores funcionais.McIntosh et al. (2000) afirmam que importantes opes de melhorias podem surgir no estgio 3 e podem ser mais relevantes na reduo do tempo de setup. Estes autores sugerem que, em alguns casos, tcnicas do estgio conceitual 3, especialmente as que se referem melhoria de equipamentos e dispositivos, realmente deveriam ser realizadas antes das etapas 1 e 2. Isto porque o trabalho pode tornar-se ineficiente, pelo fato de se ter ferramentas ou dispositivos inadequados.

4 Aspectos importantes do setup no considerados no SMEDEm sua obra, Shingo (1985) no esgotou a reso-luo de todos os problemas existentes nas operaes de reduo de setup. Naturalmente, esta no era a sua proposta quando elaborou sua metodologia. Este item do artigo apresenta alguns aspectos relevantes da atividade de setup que influenciam no processo produtivo e que no foram apontados no SMED.4.1 Interferncia da seqncia de peas Quando uma equipe define o tempo de setup de uma mquina, seja qual for a metodologia adotada, deve estar atenta realidade das diferentes transies poss-veis entre os produtos a serem feitos nesta mquina. Conforme Flynn (1987), o tempo necessrio para o setup tem relao direta com o grau de similaridade entre duas tarefas processadas sucessivamente em uma mesma mquina. Portanto, se duas tarefas processadas em seqncia so similares, o tempo requerido para o setup ser relativamente pequeno. Entretanto, se forem completamente diferentes, o tempo ser proporcional-

mente maior. Shingo (1985) no orienta ou alerta sobre a importncia da seqncia, correndo o risco de fixar um tempo generalizado para quaisquer tipos de setup.Este problema consta no artigo de Allahverdi et al. (1999), um survey que alerta que grande parte das pesquisas em programao de produo considera os tempos de setup como no relevantes ou de pequena variabilidade. Seguindo caminho inverso, Barros e Mocellin (2004) apresentaram um mtodo heurstico para o seqencia-mento dos produtos tendo em conta os tempos de setup assimtricos e dependentes da seqncia. Haddad (2004) orienta que nos casos em que o setup, alm de relevante dependente da seqncia, uma boa opo a agregao dos itens em famlias para reduzir grandes oscilaes do tempo de setup.4.2 Perdas durante os perodos de desacelerao e aceleraoA definio convencional de tempo de setup o tempo que leva da produo de um produto A at a produo de um produto B com qualidade. A partir desta definio, considera-se a perda de produo conforme o tempo de setup calculado no intervalo entre lotes de produo com qualidade. Alguns autores reconhecem que a recuperao da capacidade produtiva no plena exatamente ao fim das atividades de setup e nem mesmo aps a produo da primeira pea boa do lote seguinte (McINTOSH et al., 2001; HIGGINS, 2001). O mesmo raciocnio se aplica durante a fase de desacelerao da produo, na qual a perda de produo ocorre, apesar de ser muitas vezes imperceptvel. Uma representao que ilustra este ponto de vista segue na Figura 3.4.3 Melhorias em projeto (design for changeover)As potenciais melhorias em um ambiente de manu-fatura podem ser identificadas como organizacionais ou de projeto, conforme McIntosh et al. (2000). Por melhorias organizacionais entende-se o conjunto de prticas de manufatura originrias do Japo, que enfa-tizam o trabalho em equipe na busca contnua de reduo de custos e melhoria gradativa na prtica do trabalho. Estas prticas so comumente conhecidas como kaizen (IMAI, 1994). Alguns autores fizeram uso de alguns aspectos do kaizen em aplicaes de tcnicas de reduo de tempo de setup, e por envolver pessoas de diversas reas, reforaram a importncia da formao de times de trabalho (LEE, 1986; HAY, 1987).As melhorias em projeto de mquinas, equipamentos e dispositivos para melhorar a atividade de reduo do tempo de setup, embora mais demorado e com custo maior, podem simplificar, acelerar ou eliminar as ativi-dades de ajustes durante o setup. Estas melhorias so objetos de aprofundamento de estudo pela equipe Design


330Sugai et al.

Momento em que cessa a manufatura deum produto A

Sada dalinha

Produo perdida durante desacelerao

Momento em que se alcana aMomento de incio damanufatura de um produto B commanufatura de umtaxa esperada de produo eproduto Bqualidade aceitvel

Produo perdida durante fase deacelerao

Tempo

Produo perdida durante fase desetup

Tempo externo

Perodo deacelerao externo

Tempo total de troca

Figura 3. Perdas de produo durante perodos de desacelerao e acelerao (Fonte: McINTOSH et al., 2001).

and Manufacturing Group que gerou o conceito de projeto para reduo de setup (design for changeover). Os autores apontam dois benefcios de destaque com o design for changeover (McINTOSH et al., 2005); em primeiro lugar, a possibilidade de reduzir o impacto restritivo do perodo de acelerao na capacidade produ-tiva, e em segundo lugar, garantir maior estabilidade nos tempos de setup no longo prazo.Com relao ao SMED, McIntosh et al. (2000) comentam que a metodologia de Shingo busca, a priori, melhorias organizacionais definidas nos estgios 1 e 2, para depois realizar mudanas em projeto, possveis no estgio 3.

5 Estudo de casoPara verificar o fenmeno do perodo de acelerao e de desacelerao (um dos aspectos no considerados na metodologia de Shingo), realizou-se um estudo de caso em uma empresa metal-mecnica da regio de Campinas. Trata-se de uma multinacional cuja unidade em Campinas a sede da empresa para a Amrica Latina. Nesta unidade fabril, os conceitos de reduo de tempo de setup esto sendo disseminados por uma equipe de engenharia indus-trial a todos os funcionrios operacionais. So realizados


treinamentos dos conceitos SMED com pequenos ajustes s circunstncias da empresa, utilizando-se linguagem mais didtica para os operadores.

5.1 MetodologiaO estudo foi realizado em trs fases: a primeira consistiu de uma apresentao terica para a equipe de Engenharia Industrial a respeito de uma anlise crtica do SMED desenvolvida com base nos estudos de McIntosh et al. (2000) como forma de nivelar conhecimentos. A partir de ento, estabeleceu-se um plano de coleta de dados de tempo de sada de produtos desta linha de produo.A segunda etapa consistiu, portanto, da tomada de tempo de sada de cada pea desta linha durante mais de trs horas de produo. Durante este perodo, encerrou-se a produo de uma pea A, realizaram-se as atividades de setup, e em seguida, iniciou-se a produo da pea B, de outra famlia de produtos.A terceira e ltima etapa consistiu da tabulao de dados, composio de grficos, e anlise e discusso dos resultados entre os membros da equipe. Nesta fase final, foram tiradas concluses associadas ao desem-penho e relacionadas aos perodos relacionados ao setup, e gerou-se um primeiro modelo de classificao de setup conforme a sua influncia na capacidade produtiva. DesaceleraoPerodo de setup


5.2 Coleta e tabulao de dadosA linha de produo analisada caracterizava-se pelo seu alto grau de automatizao, com mais de 20 processos de fabricao integrados e eram acompanhados por apenas4 operadores. O transporte das peas entre as mquinas era feito por linha transfer controlado por computador.Podem-se citar duas razes para que a linha fosse to automatizada. Em primeiro lugar, o produto final atuava diretamente com materiais combustveis e no poderia falhar durante seu funcionamento. O controle de qualidade era muito rigoroso e realizado a cada etapa de fabricao, e era evitado o manuseio por parte do operador. A segunda razo porque o valor agregado do produto era alto e interessava que sua produo tivesse baixa ociosidade. Por este segundo motivo, compre-endia-se a necessidade e exigncia de rpidos setups para ter maior taxa de ocupao da linha.Nesta linha j tinha sido aplicada a metodologia SMED, e conforme previsto aps aplicao da metodologia, o tempo esperado para cada setup era de 15 minutos. A gerncia acreditava este ser o tempo de linha parada e, portanto, de perda real de produo a cada atividade de setup na linha, antes desta pesquisa ser realizada.Uma equipe com membros da engenharia industrial e de pesquisadores da universidade acompanhou as ativi-dades de virada de produo desta linha. O nico material especial utilizado para este trabalho foi um cronmetro com nove memrias e com registro de minutos centesi-mais. Este aparelho foi utilizado por um cronoanalista treinado para este tipo de tarefa.A coleta de dados consistia de cronometragem do tempo de sada de cada pea e a tomada de tempos iniciou-se dez minutos antes do setup da primeira mquina da linha de produo. Quando comeou o setup da linha, 99 peas A haviam sido produzidas e a linha operava em capa-

16pea A setup14

12

cidade produtiva tima. At a parada total de produo, 684 peas remanescentes A ainda saram da linha.Aps trinta minutos sem sada de produtos da linha, o primeiro produto B comeou a ser entregue pela linha e os tempos de sada seriam cronometrados ainda por mais87 minutos.No total, a equipe permaneceu durante 190 minutos acompanhando a virada de linha da produo. Ao final deste perodo, acreditava-se que a linha j estaria com capacidade de produo estabilizada. Para a primeira tabulao de dados, realizou-se a contagem de produtos por minuto. O resultado desta primeira anlise gerou a Figura 4 que est associada com o Quadro 1.Observando-se as mdias e desvios apresentados no quadro 1, pode-se concluir que h uma oscilao muito grande na produo em duas situaes: na primeira, aps o 10 minuto quando se iniciou o setup da linha; na segunda, durante o perodo de acelerao na produo da pea B notou-se a marcante presena de muitos minutos sem produo, somando-se um total de 14 minutos, mesmo aps 30 minutos de setup.O clculo de perda real parte do ndice histrico de produtividade da linha. Tendo em conta que a mdia de tempo para cada pea de 4,63 segundos, podem-se calcular quantas peas deveriam ter sido produzidas durante a anlise realizada (190 minutos):[(190 x 60) 4,63] x 85% = 2.092 peas(1)

Quadro 1. Principais dados da linha de produo analisada. Tempo entre a ltima pea A e a primeira pea B = 30 minutosTotal de peas produzidas = 1.243 peas Mdia na desacelerao = 8,87 (desvio = 4,52) Mdia na acelerao = 6,98 (desvio = 5,19)

pea B

11 peas/minuto 10

8 6 4 2

0 17131925313743495561677379859197 103 109 115 121 127 133 139 145 151 157 163 169 175 181 187Figura 4. Nmero de peas por minuto durante o perodo analisado.

Gest. Prod., So Carlos, v. 14, n. 2, p. 323-335, maio-ago. 2007 Peas

332Sugai et al.

A taxa de 85% refere-se ao ndice OEE para fabricao de classe mundial, conforme estabelecido por Nakajima (1998), utilizado nesta empresa como ndice de ajuste de clculo de capacidade de produo.Tendo em conta que a produo foi de apenas1.243 peas, calculou-se a diferena de peas que espe-rava ser produzida e o tempo sem produo:(2.092 - 1.243) x 4,63 = 3.930 s ou 65,5 min(2)Conforme o Quadro 1, o tempo sem sada de produto foi de 30 minutos e a perda total nos perodos de desa-celerao, tempo de setup e acelerao igualou-se a

14012010080604020

0

110 peas/10 minutos

123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 1810 minutos

65,5 minutos de linha parada. Estes nmeros so muito maiores do que os 15 minutos previstos pela gerncia de produo.A linha tracejada da Figura 4 refere-se quantidade ideal para um minuto de produo, e utilizou-se a frmula(1) com apenas 60 segundos:[60 4,63] x 85% = 11 peas(3)Deve-se destacar que as mdias nos dois perodos, conforme apontados no Quadro 1, foram muito aqum da meta, o que significa grande perda de capacidade de produo.No caso apresentado, deve-se notar a dificuldade para estabelecer o momento final do perodo de acele-rao. Aparentemente, calculando-se o nmero de peas por minuto, poderia-se considerar o minuto 112 como o momento em que se encerraria o perodo de acele-rao e as atividades de virada de linha, por atingir a meta de produo. Mas, pelo grfico, percebe-se que h ainda muitos perodos de falta de produo, provocados pelos ajustes e testes. Tais oscilaes demonstram que a produo no conseguiu sua estabilizao, por conta principalmente das atividades de ajustes de algumas mquinas.Para observar o problema da recuperao de capaci-dade com outros parmetros, experimentou-se calcular a quantidade de peas produzidas nos intervalos de tempo de 10 minutos. A taxa de produo esperada para este intervalo de tempo calculada da seguinte forma:[(10 x 60) 4,63] x 85% = 110 peas(4)Na Figura 5 esto representadas colunas de quantidade de peas produzidas em espaos de 10 minutos. Realizou-se a contagem de peas produzidas neste intervalo de tempo, e conforme a Equao 4, a meta de produo no perodo de tempo desta linha era de 110 peas. Curio-samente nesta organizao dos dados, aps mais de70 minutos de produo e aps o setup, o nvel esperado de capacidade produtiva no havia sido alcanado. Com isso, os perodos de falta de produo so associados no tempo mais extenso, e a perda de capacidade de produo ficou mais patente.


Figura 5. Perodos de desacelerao e acelerao em intervalo de10 minutos. (Fonte: prprios autores).

Pelo fato de no ter atingido a meta de 110 peas por10 minutos, permanece a dvida de quanto tempo a mais seria necessrio calcular a sada de peas para que se descobrisse o trmino do perodo de acelerao. Percebe-se, portanto, a dificuldade em definir o fim do perodo de acelerao, assim como a influncia negativa das ativi-dades de setup na capacidade de produo.

5.3 Anlise dos resultadosOs resultados alcanados com o estudo de caso levam a uma reflexo a respeito da influncia do setup na capacidade produtiva, assim como a correlao das caractersticas do sistema produtivo e sua flexibilidade quanto ao setup.O desempenho e recuperao do sistema produtivo aps a ocorrncia do setup podem oscilar muito, e possvel realizar muitas pesquisas para aprofundar as causas destas variaes. Por tratar-se de perda de produ-tividade, torna-se um ponto de destaque nas pesquisas de Engenharia Industrial.O estudo de caso tambm ilustra um aspecto que a metodologia de Shingo no se aprofunda muito: o problema real de perda de capacidade. Embora a meto-dologia do SMED postule que basta eliminar ajustes para conseguir o single-minute, percebeu-se no caso apre-sentado, que apenas a aplicao do SMED no garantia de produtividade, principalmente na perda de capacidade de produo antes e aps a realizao do setup.Sugai et al. (2006) apresentam maiores anlises sobre o perodo de acelerao, exibindo uma proposta de classi-ficao desta fase levando em considerao os elementos caractersticos e elementos causadores. A anlise destes autores iniciou-se com a avaliao e classificao das caractersticas possveis do perodo de acelerao, conforme alguns elementos principais e influncia na capacidade produtiva.Com o estudo de caso tambm foi possvel discernir que maiores estudos relacionados reduo de tempo de Quantidade de peas


setup podem ser realizados. A compreenso dos porme-nores do perodo de acelerao e desacelerao possibilita melhorias reais em produtividade. Maiores estudos em desempenhos diferenciados de sistemas produtivos, estudos de causas do perodo de acelerao e desacele-rao e solues para minimizar perdas de produtividade podem surgir a partir deste trabalho apresentado.

6 ConclusesEste trabalho oferece a possibilidade de compreender as limitaes do SMED e os fatores ignorados pela meto-dologia. Com isso, podem-se ajustar adequadamente as expectativas a respeito do potencial da metodologia, e a partir deste estudo, desenvolver novos trabalhos e pesquisas.Shigeo Shingo inquestionavelmente realizou contri-buies substanciais quando se trata de melhorias em tempo de setup. A sua metodologia concentra trs est-gios conceituais de fcil compreenso e rpida aplicao. Pode-se afirmar que o SMED oferece melhorias a baixo custo, especialmente quando se trata de aspectos organi-zacionais. Nesta anlise crtica, procurou-se apontar os pontos em que a metodologia no aborda e que poderiam ser objetos de futuros aprofundamentos. Como forma de sntese, apresentamos brevemente estes pontos:

a) A seqncia de lotes de peas diferentes influi napreparao da linha de produo, e de forma espe-cial, no seu setup. Esta realidade no considerada pelo SMED;b) A forte nfase na transferncia de atividades internaspara atividades externas torna a metodologia poucoenftica quanto importncia das melhorias em projeto de mquinas. O SMED uma metodologia que reduz setup com solues simples, chamadas tambm de melhorias organizacionais. H situaes em que estas solues j no so aplicveis, sendo necessrios ajustes no projeto de mquinas;c) Para manter os tempos de setup ao longo de um largoperodo faz-se necessrio um rigor e controle dos especialistas. A fixao de um mtodo ou a reali-zao de auditorias de tempos e mtodos poderia ser uma soluo para a manuteno destes tempos de setup; ed) O perodo de desacelerao, que antecede o setup,e o perodo de acelerao, ps-setup, podem ter umdesempenho muito aqum da meta de produo. Esta perda no considerada na metodologia de Shingo, e trata-se de um fenmeno muito prprio em alguns tipos de linhas de produo. Esta reali-dade foi objeto do estudo de caso apresentado neste artigo. Maiores aprofundamentos esto previstos em novos trabalhos.

Shingos methodology (SMED): critical evaluation and case study

Abstract Shingos SMED (single minute exchange of die) methodology was first published in the West in 1985 and is today widely used by companies to reduce changeover times. The methodology, which emphasizes the separation and conversion of internal setup to external setup, is likewise favourably viewed within academia. This article analyzes SMED, indicates some gaps in the methodology and proposes how potential shortcomings might be overcome. In particular it discusses problems associated with both the run-down and run-up phases of a changeover, and describes how an over-reliance on techniques to separate and convert changeover tasks can be misplaced. Keywords: Changeover. Set-up. Run-up period. Toyota Production System.

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Sobre os autores Miguel Sugai Olvio Novaski Departamento de Engenharia de Fabricao, Faculdade de Engenharia Mecnica, Universidade Estadual de Campinas - Unicamp, Cidade Universitria Zeferino Vaz, CEP 13083-970, Baro Geraldo, Campinas, SP, Brasil, e-mails: [email protected]; [email protected]

Richard Ian McIntosh Design and Manufacturing Group, Department of Mechanical Engineering, University of Bath - Inglaterra, e-mail: [email protected]

Agradecimentos: Aos referees por seu trabalho de reviso e preciosas sugestes de modificao, as quais contriburam sensivelmente para a melhoria do artigo. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq).

Recebido em 24/2/2006 Aceito em 25/5/2007


shigeo shingo

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