OEE – A FORMA DE MEDIR A EFICÁCIA DOS EQUIPAMENTOS OEE – THE WAY TO MEASURE EQUIPMENT EFFECTIVENESS José Pedro Amorim Rodrigues da Silva Engenheiro – Consultor – Formador www.freewebs.com/leanemportugal
[email protected] Keywords: OEE, Overall Equipment Effectiveness, Lean manufacturing, TPM, Total Productive Maintenance, Lean maintenance, Manutenção Produtiva Total, Desempenho, Eficácia, Eficiência, Disponibilidade, Qualidade, Efficiency, Performance, Availability, Quality, TEEP
Citações de Lord Kelvin: “I often say that when you can measure what you are speaking about, and express it in numbers, you know something about it; but when you cannot express it in numbers, your knowledge is of a meagre and unsatisfactory kind…” "To measure is to know." "If you can not measure it, you can not improve it."
Resumo É da máxima importância medir como os equipamentos e a forma como são conduzidos contribuem para o desempenho das empresas industriais, pois deles dependem vários aspectos chave que, em última instância, determinam o seu sucesso ou mesmo a sua sobrevivência. O desempenho dos equipamentos determina directamente a produtividade dos processos produtivos, influencia a eficiência da mão-obra, contribui para o nível de qualidade dos produtos e para a satisfação dos Clientes. Este artigo descreve onde e quando o OEE foi desenvolvido a partir das “Seis Grandes Perdas dos Equipamentos”, como calculá-lo e implementá-lo, bem como foca as estratégias e as principais ferramentas usadas para melhorar a disponibilidade e a eficiência dos equipamentos e a qualidade dos produtos por eles produzidos. Recorrendo a duas folhas de cálculo modelo ligadas ao ficheiro deste artigo, os conceitos e as fórmulas de cálculo podem ser facilmente entendidas e praticadas pelos leitores que também poderão utilizá-los nos seus casos reais. É realçada também a necessidade de medir como a capacidade do equipamento em gerar proveitos para as empresas está a ser aproveitada, recorrendo a outros indicadores mais globais que complementam o OEE. Nos apêndices, constam um completo glossário de termos, as principais referências bibliográficas e alguns sites na internet relacionados com o OEE bem como uma lista dos mais conhecidos programas informáticos. Para enriquecer o conhecimento dos leitores sobre o tema, forma previstas ligações do texto a páginas da internet, nomeadamente à enciclopédia livre www.wikipedia.org.
Introdução A Gestão das empresas recorre frequentemente a um conjunto de indicadores, normalmente apenas de natureza económico-financeira, sobre o mercado e a sua posição competitiva, esquecendo-se de indicadores representativos da actividade produtiva e das operações, quando estas actividades estão na origem dos factores determinantes da competitividade e dos resultados económicos. Por isso, é uma das condições básicas de uma boa gestão possuir um conjunto de indicadores representativos do desempenho da fábrica e das operações em geral. Maximizar a operacionalidade e o desempenho dos equipamentos em termos de eficiência e qualidade, deve ser um objectivo permanente dos gestores das operações das unidades industriais, de transportes, telecomunicações e de todas as empresas cuja produção dependa principalmente do bom desempenho dos equipamentos. É neste contexto que se enquadram as diversas abordagens existentes para medir o desempenho dos equipamentos, sendo reconhecido por inúmeros autores e organizações, a nível mundial, que o melhor meio de medir a eficácia dos equipamentos durante o seu funcionamento, é o indicador:
OEE – Overall Equipment Effectiveness – Eficácia Global do Equipamento
1/16
O OEE é um indicador que mede o desempenho de uma forma “tri-dimensional” (Fig.1) pois tem em consideração: Qualidade
quanto tempo útil o equipamento tem para funcionar/produzir; a eficiência demonstrada durante o funcionamento, isto é a capacidade de produzir à cadência nominal; a qualidade do produto obtida pelo processo em que o equipamento está inserido.
OEE
Disponibilidade Eficiência
Fig. 1 – Tri-dimensonalidade do OEE
Outros indicadores de desempenho dos equipamentos não têm a abrangência do OEE, por exemplo, quando se focam apenas na eficiência ou no tempo disponível para produzir. Mas vejamos na figura 2, o que acontece diariamente numa grande parte dos equipamentos das unidades industriais:
Tempo Arranque
Refeição
Limpeza
Ajuste
Mudança produto
Troca ferramenta
Avaria
Espera material
Redução velocidade Produção
Fig. 2 – A realidade do funcionamento de muitos equipamentos
Uma significativa parte do tempo em que o equipamento deveria estar a funcionar, efectivamente está parado ou a funcionar em condições que não permitem produzir à cadência ideal. O impacto negativo na produtividade e nos custos é enorme e, frequentemente, é esta situação que está na origem da falta de cumprimento dos prazos de entrega ao Cliente ou nas roturas de stock nos armazéns. Infelizmente, os clássicos mecanismos contabilísticos de controlo de custos não reflectem a “realidade” das fábricas. Se o fizessem, certamente a vida dos responsáveis das operações seria muito mais complicada, pois mostraria a “Fábrica Escondida” que existe em todas as unidades fabris, chamando-lhes a atenção para o “Verdadeiro Custo das Paragens” 1 e das perdas em geral. A figura 3 mostra o conceito clássico da contabilidade de custos da produção, em que o custo das perdas e desperdícios está escondido nos vários componentes de custos. Como existem perdas em todos esses clássicos componentes de custos, a situação real é a representada na figura 4, com as perdas a atingirem valores, por vezes, muito elevados. Indirectos
Perdas
Manutenção
Indirectos Manutenção
Energia
Materiais
Energia Materiais
Mão-obra
Fig. 3 - Custos totais da produção com as perdas “escondidas”
1
Mão-obra
Fig. 4 – Custos das perdas de produção evidenciados
Ver Sites na internet [1] 2/16
A grande parte das perdas responsáveis por esta grande fatia de custos da produção (e dos produtos) tem origem nos chamados “Sete Tipos de Desperdícios”, tal como definidos por Taiichi Ohno:
Tempos de espera Transportes desnecessários Produção em excesso (mais que e quando necessário) Existências (stock) de materiais (mais que e quando necessárias) Sobre-processamento Movimentos desnecessários das pessoas Defeitos de qualidade
Fig. 5 – Taiichi Ohno
Focando-se nos equipamentos produtivos, Seiichi Nakajima definiu, de um modo mais objectivo, as principais perdas originadas pelos próprios equipamentos ou pelo modo como são operados, tendo criado as chamadas: “Seis Grandes Perdas dos Equipamentos”. Fig. 6 – Seiichi Nakajima
As seis grandes perdas dos equipamentos Antes de passarmos à explicação mais aprofundada do OEE e como ele é calculado, importa reter os conceitos sobre as perdas relacionadas com os equipamentos. Nakajima definiu nos seu livros [3] [4] que as perdas de produção devidas a problemas relacionados com equipamentos 2 têm três origens: Perdas causadas pelas paragens não planeadas; Perdas resultantes por o equipamento não funcionar à velocidade/cadência nominal; Perdas de produto que não cumprem as especificações. A partir destas três origens de perdas, Nakajima definiu as seis principais grandes perdas dos equipamentos produtivos: Falha/avaria do equipamento; Mudança (changeover), ajustes/afinações (set-up) e outras paragens; Esperas, pequenas paragens devidas a outras etapas do processo (a montante ou a jusante) e trabalho em vazio; Redução de velocidade/cadência relativamente ao originalmente planeado; Defeitos de qualidade do produto e retrabalho; Perdas no arranque e mudança de produto (produto não conforme e desperdícios de materiais). Na tabela 1, apresentam-se alguns exemplos de ocorrências que provocam os seis tipos de perdas e as suas consequências. Tabela 1 Perdas
1- Avarias
2- Mudança, afinação e outras paragens
Ocorrências Avaria mecânica, eléctrica ou de outros sistemas que provoquem a interrupção da produção Falha geral do equipamento Quebra de ferramentas Paragens não planeadas para intervenções de manutenção Falhas de energia/utilidades Mudança de produto Aquecimento/arrefecimento para mudança de ferramentas Substituição de ferramentas de desgaste Paragens para limpeza Falta de materiais Falta de operador
Consequências
Observações Consideram-se paragens superiores a 5-10 minutos, registadas pelo operador ou automaticamente
Reduzem o tempo disponível para o equipamento produzir ou operar
As perdas por mudança são reduzidas ou eliminadas pela implementação de técnicas SMED
2
Considera-se o binómio Equipamento-Operador, se o equipamento necessita do operador para operar, i.e., não for totalmente automático, bem como o ambiente em que ele está inserido (processo, organização, utilidades necessárias, etc.) 3/16
3- Pequenas paragens
4- Redução de velocidade
5- Defeitos e retrabalho
Limpeza e pequenos ajustes Obstrução no fluxo de produto a montante ou jusante Falha na alimentação de materiais Substituição de ferramentas de desgaste pelo operador Verificação/regulação de parâmetros Funcionamento abaixo da velocidade especificada Funcionamento irregular Incapacidade do operador em garantir o funcionamento regular Sucata Produto fora de especificação Retrabalho do produto Montagem incorrecta Componente incorrecto Falta de componentes Sucata
6- Perdas de Produto fora de especificação arranque
Afectam a eficiência do equipamento, não permitindo que ele funcione no tempo de ciclo nominal
Reduzem a quantidade de produto que cumpre as especificações à primeira
Retrabalho do produto
Paragens inferiores a 5 -10 minutos e que não requerem intervenção de pessoal da manutenção, normalmente não registadas pelo operador Todas as ocorrências que impossibilitem produzir à velocidade máxima especificada para o produto Produto rejeitado durante o funcionamento normal do equipamento
Produto rejeitado durante a fase de arranque ou paragem do equipamento, devido a causas normais (pré-aquecimento) ou a erros de afinação
Neste conceito das Seis Grandes Perdas dos Equipamentos, não são consideradas as paragens planeadas dos equipamentos, tais como: Tempo para refeições do operador e pausas obrigatórias; Tempo programado para manutenção autónoma pelo operador (Ex.-10 minutos no início de cada turno); Tempo programado para manutenção planeada (preventiva, inspecções, correctiva); Tempo para formação do operador; Tempo para reuniões (desde que previstas no plano de produção); Testes de produção (Ex.: Ensaios de produtos); Ausência de programa de produção. Alguns autores optam por considerar alguns destes tempos dentro das Seis Grandes Perdas e, portanto, abrangidas pelo OEE, nomeadamente as intervenções de manutenção planeada. O objectivo desta opção é não perder o foco neste tipo de paragens, no sentido de reduzir a sua duração através de estudos de fiabilidade e manutibilidade e da evolução da manutenção preventiva de carácter sistemático para a manutenção baseada na condição e para a manutenção preditiva.
Origens e definição do OEE O OEE teve origem na TPM – Total Productive Maintenance, parte integrante do TPS – Toyota Production System e o seu criador, Seiichi Nakajima, desenvolveu-o como meio de quantificar não apenas o desempenho dos equipamentos, mas também como métrica da melhoria contínua dos equipamentos e processos produtivos. Com a adopção dos conceitos do TPS por inúmeras empresas japonesas e com o desenvolvimento do Lean Manufacturing no ocidente, o OEE tornou-se o referencial mundial para medição do desempenho dos equipamentos das empresas industriais. Como já referimos, o OEE é um indicador “tri-dimensional” que reflecte as principais perdas relacionadas com o equipamento. Quantifica quanto eficaz é o equipamento na agregação de valor ao produto obtido num processo produtivo. Do mesmo modo que as perdas de produção relacionadas com os equipamentos têm três origens, o OEE é composto por três factores representativos dessas três origens: Disponibilidade Eficiência Qualidade. Um modo simples de apresentar o conceito do OEE é através da definição da “Máquina Perfeita”: Se durante um determinado período de tempo não existirem perdas de nenhum tipo, isto é, o equipamento esteve sempre apto a produzir quando necessário e produziu sempre produtos sem defeitos à primeira e à velocidade máxima definida, então diz-se que operou com 100% de eficácia global. A figura 7 mostra a relação entre as seis grandes perdas e os factores do OEE. 4/16
1- Falha/avaria 2- Mudança/ajuste
3- Espera/pequenas paragens 4- Redução velocidade
5- Defeitos/retrabalho 6- Perdas de arranque
PARAGENS
PERDAS DE VELOCIDADE/CADÊNCIA
DEFEITOS
Redução do tempo disponível para produzir
Redução da eficiência do equipamento
Produtos defeituosos ou rejeitados Retrabalho e sucata
DISPONIBILIDADE
EFICIÊNCIA
QUALIDADE
Fig. 7 – Relação entre as seis grandes perdas e os factores do OEE
Além de ser um indicador de desempenho, o OEE tem utilidade para quatro finalidades adicionais: Planeamento da capacidade, Controlo do processo, Melhoria do processo, Cálculo dos custos das perdas de produção. O OEE não deve ser usado como critério de aceitação do equipamento, uma vez que envolve factores externos ao próprio equipamento. O OEE também não é um sistema de rasteio de avarias, mas apenas um sistema de detecção de perdas. Por isso, a variedade de perdas a considerar por equipamento, deve ser limitada (máximo 5 a 10), para permitir uma inequívoca e rápida identificação pelo operador, mas que permita efectuar uma avaliação primária da importância de cada perda num diagrama de Pareto.
Cálculo do OEE O OEE é obtido pela multiplicação dos três factores numéricos representativos: da disponibilidade do equipamento para produzir, da eficiência demonstrada durante a produção, da qualidade do produto obtido.
OEE
OEE = Disponibilidade x Eficiência x Qualidade Disponibilidade
Eficiência
Qualidade
Fig. 8 – Os três factores do OEE
Um simples exemplo: Uma linha de produção produziu 99% de produtos bons à primeira e funcionou durante 90% do tempo planeado (10% de paragens não planeadas) a uma cadência média de 95% da cadência programada; então, obteve uma eficácia global de 90 x 95 x 99 = 84,6%. Nenhum dos factores do OEE pode ser superior a 100%. Por vezes, obtêm-se valores de eficiência superiores a 100%. Isto é sinal que o equipamento conseguiu produzir a uma cadência/velocidade nominal superior à considerada como valor padrão (cadência nominal). A definição da cadência nominal (baseada no tempo de ciclo ideal) para fins de cálculo da eficiência, carece de algumas precauções, caso contrário, os valores de eficiência obtidos podem ser enganadores. Por exemplo, a cadência nominal definida pelo fabricante para uma linha de produção é de 10 unidades por minuto (tempo de ciclo=6 segundos ou 0,1 minutos). Nos ensaios de recepção da linha e por razões variadas, apenas se atingiu, de uma forma consistente, uma cadência de 8 unidades por minuto. Então será este o valor a considerar como cadência nominal no cálculo da eficiência (Tempo de ciclo=7,5 segundos ou 0,125 minutos). Se, por razões tecnológicas, o tempo de ciclo do equipamento é alterado (aumenta ou diminui), o OEE passará a ser baseado numa nova realidade, possivelmente não comparável com a anterior. É necessário ter isto em consideração. Outra situação a ter em atenção é quando o equipamento é o processo puxador (pacemaker) num fluxo de valor assente em princípios Lean. Este equipamento não irá funcionar sempre à cadência nominal máxima
5/16
mas sim de acordo com o takt time 3 e este, provavelmente, variará ao longo do tempo, de acordo com a procura do Cliente. Neste caso, será o takt time a considerar como tempo de ciclo, no cálculo do factor eficiência do OEE. Para demonstrar o método de cálculo do OEE, vamos recorrer a dois exemplos incluídos nos dois ficheiros Excel® adiante indicados. Exemplo 1 Comecemos por um exemplo simples em que apenas queremos obter os valores dos três factores D, E, Q e do OEE. Foram recolhidos os dados na folha de Registo de Operação do Equipamento–Modelo A (ver página 1 do ficheiro oee_calculator_model_A_pt.xls 4) durante um turno de 8 horas. Neste turno, a programação prevê não produzir na última hora do turno e o equipamento esteve parado durante uma hora para refeição do operador. No início do turno, o operador dispõe de 15 minutos para tarefas de manutenção autónoma. O tempo de ciclo nominal é de 15 segundos e foram registados 50 minutos de paragens não planeadas. Obtevese uma produção de 825 unidades, das quais foram 35 rejeitadas para sucata e 50 obrigaram a retrabalho para cumprirem as especificações. Com estes dados e as fórmulas do quadro da página “2-Calculador OEE–Modelo A”, obtiveram-se automaticamente os resultados apresentados na figura 9. Uma forma bastante elucidativa de apresentar o OEE é através de gráficos. Os três exemplos apresentados nas figuras 10, 11 e 12 são as formas mais clássicas de representar graficamente os tempos do OEE e as perdas (ver página 3 do ficheiro). Fórmulas A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T
Abrev. TT TNP TTO PP TPP PNP TBP
C = A-B E =C-D G = F-E
D
H = G/Ex100
T/CN
TRP PE
L = KxI M = G-L
E
N = L/Gx100
Q = K-O-P
TUP PQ
R = QxI S = L-R
Q
T = R/Lx100 U = HxNxT/10000
U U = R/Ex100
D 86
Designação OEE Tempo Total Tempo Não Planeado Tempo Total de Operação Paragens Planeadas Tempo Planeado de Produção Paragens Não Planeadas Tempo Bruto de Produção
Valor 480 60 420 75 345 50 295
Factor Disponibilidade
86
Tempo de Ciclo Nominal Produção Teórica Produção Total Real Tempo Real de Produção Perdas de Eficiência
0,25 1180 825 206 89
Factor Eficiência
70
Produção Rejeitada (Sucata) Produção Retrabalhada (Produto Recuperado) Produção Boa (À primeira) Tempo Util de Produção Perdas de Qualidade
Factor Qualidade
OEE Eficácia Global do Equipamento
X
E 70
X
Q 90
=
OEE 54
35 50 740 185 21
Unidade minutos minutos minutos minutos minutos minutos minutos % minutos unidades unidades minutos minutos % unidades unidades unidades minutos minutos
90
%
54
%
Dados
%
Valores calculados
Fig. 9 – Cálculo do OEE do Exemplo 1
3
Takt time = Tempo disponível para produzir / Procura do produto no mesmo período
4
Descarregar de www.scribd.com . Para descarregar os ficheiros é necessário efectuar o registo no site. 6/16
600
400
300
Paragens planeadas
60
400
250
Min.
Tempo não planeado
500
295
206
185
200
Min.
350
345
150
300
89 420
200
345
100
0 Tempo Planeado de Operação
Tempo Bruto de Tempo Real de Produção Produção
21
Perdas de qualidade
295 206
0
Tempo Util de Produção
Perdas de eficiência
50
100 50
Paragens não planeadas
75
185
Tempo Total de Tempo Tempo Bruto deTempo Real de Tempo Util de Operação Planeado de Produção Produção Produção Operação
Fig. 11 – Gráfico de tempos e perdas do Exemplo 1
Fig. 10 – Gráfico de tempos do Exemplo 1
OEE - Tempos e Perdas
TT-Tempo Total TTO-Tempo Total Operação
480
TNP-Tempo Não Planeado TPO-Tempo Planeado Operação
60
420
PP-Paragens Planeadas 75
345
TBP-Tempo Bruto Produção PNP-Paragens Não Planeadas
50
295
TRP-Tempo Real Produção PE-Perdas Eficiência
89
206
TUP-Tempo Util Produção 21
185 0
100
PQ-Perdas Qualidade
200
300
400
500
600
Min.
Legenda
Fig.12 – Gráfico horizontal de tempos e perdas do Exemplo 1
Este exemplo não permite efectuar uma análise mais profunda do desempenho do equipamento pois abrange apenas um turno e não apresenta repetitividade de anomalias. Por também não estarem disponíveis dados sobre os custos das perdas, apenas podemos concluir que, para melhorar o OEE, devemos, prioritariamente, implementar acções que: reduzam as perdas de eficiência (as mais importantes), após analisar as suas causas, reduzam o tempo e /ou a quantidade das paragens não planeadas. Exemplo 2 Vamos aprofundar as potencialidades do OEE através de um exemplo mais elaborado (produção de três produtos com tempos de ciclo diferentes e que também abordará a análise das causas das paragens para orientar na prioridade das acções de melhoria do OEE. Para além dos dados básicos para cálculo do OEE (como no exemplo anterior), foram recolhidos mais pormenores sobre a operação do equipamento, usando a folha de Registo de Operação do Equipamento – Modelo B (ver página 1 do ficheiro oee_calculator_model_B_pt.xls 4 ) durante um período de três turnos de 8 horas. Nos três turnos está planeado produzir três produtos A, B e C, com os tempos de ciclo nominais e nas quantidades indicadas no quadro seguinte: Produto
T/CN Seg.
Plano de produção min.
Quantidade
min.
A
15
0,25
1400
350,0
B
20
0,33
1000
333,3
C
30
0,50
1200
600,0
D
0,00
E
0,00 TOTAIS
0,0 0,0 3600
1283,3
7/16
Da folha de Registo de Operação do Equipamento-Modelo B-1, podemos concluir que o equipamento esteve parado durante 30 minutos para refeição dos operadores em cada um dos turnos. No início de cada turno, os operadores dispõem de 10 minutos para tarefas de manutenção autónoma. Foram registados 25 e 30 minutos para mudanças de produto, quatro avarias de 9, 12, 8 e 13 minutos e uma falha de ar comprido de 10 minutos. Registaram-se problemas com ferramentas que, por 12 vezes, provocaram redução de cadência e várias outras pequenas paragens ou redução de velocidade. Produziram-se 900 produtos A, 700 B e 890 C e foram rejeitados para sucata 20 produtos A e 12 B; 45 produtos C foram retrabalhados para cumprirem as especificações, conforme registado na folha do Registo de Operações-Modelo B-2, a qual efectua automaticamente alguns cálculos, conforme mostra o quadro seguinte:
Produto
T/CN Seg.
Defeitos de qualidade
Produção real min.
Quantidade
TRP (min.)
Sucata
A
15
0,25
900
225
20
B
20
0,33
700
233
12
C
30
0,50
890
445
D
0
0,00
0
E
0
0,00
0
TOTAIS
2490
903
Retrabalho
PQ (min.)
5,0 4,0 45
22,5 0,0 0,0
32
45
32
Estes dados são assumidos automaticamente na página “2-Calculador OEE Mod.B” e obtiveram-se os resultados apresentados na figura 13. Os gráficos representativos deste exemplo são apresentados nas figuras 14, 15 e 16. Fórmulas A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T
Abrev. TT TNP TTO PP TPP PNP TBP D T/CN
C = A-B E = C-D G = E-F H = G/Ex100
TUP PQ Q
Designação OEE Tempo Total Tempo Não Planeado Tempo Total de Operação Paragens Planeadas Tempo Planeado de Produção Paragens Não Planeadas Tempo Bruto de Produção Factor Disponibilidade Tempo de Ciclo Nominal Plano de Produção Produção Total Real Tempo Real de Produção Perdas de Eficiência Factor Eficiência Produção Rejeitada (Sucata) Produção Retrabalhada (Produto Recuperado) Produção Boa (À primeira) Tempo Util de Produção Perdas de Qualidade Factor Qualidade
OEE
Eficácia Global do Equipamento
TRP PE E
L = ∑(KxI) M = G-L N = L/Gx100
Q = K-O-P R = L-S S = ∑((O+P)xI) T = R/Lx100 U = HxNxT/10000
U U = R/Ex100
D 92
X
E 74
X
Q 97
=
OEE 66
%
Valor 1440 0 1440 120 1320 107 1213
92 ---3600 2490 903 310
74 32 45 2413 872 32
Unidade minutos minutos minutos minutos minutos minutos minutos % minutos unidades unidades minutos minutos % unidades unidades unidades minutos minutos
97
%
66
%
Dados Valores calculados
Fig. 13 – Cálculo do OEE do Exemplo 2
8/16
1400
1213
1200 1000
903
P aragens não planeadas
107 310
1000
800 600
32
800
400
600
200
400
P erdas de eficiência
120
1200
872
Min.
Min.
0
1400
P aragens planeadas
Tempo não planeado
1600
1320
1440
1320
P erdas de qualidade
1213 903
872
200
0 Tempo Planeado de Produção
Tempo Bruto de Tempo Real de Produção Produção
Tempo Util de Produção
0 Tempo Total de Operação
Tempo Planeado de Produção
Tempo Bruto Tempo Real de Tempo Util de de Produção Produção Produção
Fig. 15 – Gráfico de tempos e perdas do Exemplo 2
Fig. 14 – Gráfico de tempos do Exemplo 2
OEE - Tempos e Perdas
TT-Tempo Total TTO-Tempo Total Operação
1440
TNP-Tempo Não Planeado
0
1440
TPP-Tempo Planeado Produção PP-Paragens Planeadas
1320
120
TBP-Tempo Bruto Produção PNP-Paragens Não Planeadas
107
1213 903
TRP-Tempo Real Produção PE-Perdas Eficiência
310
TUP-Tempo Util Produção
32
872 0
200
400
600
800 Min.
1000
PQ-Perdas Qualidade
1200
1400
Legenda
1600
Fig. 16 – Gráfico horizontal de tempos e perdas do Exemplo 2
Este exemplo permite uma análise mais aprofundada sobre o desempenho do equipamento, no período de tempo considerado, no sentido de se tomarem as acções mais adequadas. Na página “4-Análise paragens” do ficheiro é apresentada uma simples análise sobre a frequência das causas das paragens não planeadas e do tempo que elas duraram (ver figuras 17 e 18). É conveniente efectuar estas duas análises pois elas poderão levar a conclusões diferentes sobre a prioridade das melhorias, ajudando no processo de tomada de decisão. Apenas pela observação dos gráficos conclui-se que as principais acções a desenvolver serão: Reduzir o tempo de mudança (cerca de 50 % do tempo de PNP; Identificar as causas das avarias mecânicas e soluciona-las. Mas, atendendo ao grande impacto negativo na eficiência, há que resolver prioritariamente os problemas com ferramentas, que provocaram, juntamente com outras pequenas paragens ou redução de cadência, perdas de eficiência da ordem dos 26% do TBP, equivalentes a mais de 5 horas em 24 horas de trabalho do equipamento. Obviamente, um dia de análise não é suficiente para tomar decisões. É necessário acompanhar o desempenho do equipamento durante vários dias ou semanas para acumular uma quantidade de dados suficientemente representativa do real desempenho do equipamento e das paragens ocorridas. Quantidade de paragens
60
min.
3 2
1
Tempo paragens não planeadas
100%
40
80%
30
60%
20
40%
10
20%
0
0 Avaria mecânica Mudança produto
Falha ar comprimido
Avaria eléctrica
Fig. 17 – Diagrama de Pareto da quantidade de paragens
120%
50
%
4
0%
Mudança produto
Avaria mecânica Tempo
Avaria eléctrica
Falha ar comprimido
% tempo acumulado
Fig. 18 – Diagrama de Pareto dos tempos das paragens
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Recomenda-se que as causas das paragens e de outras ocorrências sejam codificadas para que os operadores não necessitem de escrever muito texto. Os códigos devem ser auto-elucidativos para facilitar a sua memorização e devem ser os mesmos para todos os equipamentos da fábrica.
OEE e os custos das perdas Ao calcular o OEE e acompanhar a sua evolução apenas pelo seu valor global, não se tira partido de todas as potencialidades do sistema. É muito importante dar atenção aos valores e acompanhar a evolução dos factores individuais, bem como calcular o impacto económico das perdas. Ao analisarmos o OEE e os seus três factores D, E e Q, uma vez que apenas têm como base a grandeza tempo, poderemos ser levados a tomar determinada orientação nas acções a implementar. Por outro lado, se tivermos de posse dos custos das perdas, poderemos chegar a outras conclusões. Vejamos o caso seguinte. Dois equipamentos iguais, operando num determinado período de tempo, apresentaram o desempenho mostrado no quadro seguinte: Eficácia Disponibilidade Eficiência Qualidade OEE
Equipamento A
Equipamento B
85% 95% 95% 80%
95% 98% 89% 82,9%
Pelos valores apresentados, concluímos que o equipamento B demonstrou mais eficácia que o equipamento A. No entanto, o equipamento B provocou mais defeitos de qualidade que o A. Esta perdas de qualidade representaram um valor de custo muito mais elevado do que o equipamento A ter estado mais tempo parado e com uma eficiência inferior ao B. É, portanto, necessário analisar o valor e a evolução das perdas, não apenas em termos de tempo, mas também em termos de custos. Neste exemplo, as acções de melhoria prioritárias deverão passar pela resolução dos problemas de qualidade do equipamento B, devido ao impacto negativo que têm nos custos. Não existe um método de cálculo normalizado para calcular os custos das perdas. Utilizando como base o Exemplo 1 atrás apresentado, pode-se calcular o custo das perdas a partir dos seguintes custos unitários: Custo MO Custo Transformação Custo materiais/unid. Custo recuperação/unid.
Custos unitários 15 €/h 25 €/h 14 €/peça 5 €/peça
Aplicando as fórmulas de cálculo deste modelo (ver células S10:S15 da página 2 do ficheiro oee_calculator_model_A_pt.xls), obtêm-se os seguintes custos das perdas: Custo Total das Paragens Não Planeadas Custo Total das Perdas de Eficiência Custo materiais do produto rejeitado Custo da recuperação Custo MO+Transformação do produto não conforme Custo Total Perdas de Qualidade
Custo € 13 59 490 250 14 754
Uma forma de evidenciar as diferenças entre custos, tempos e unidades perdidas é apresentar os respectivos valores absolutos:
Paragens não planeadas Eficiência Qualidade TOTAL
Custos das perdas (€)
Tempos das perdas (min.)
Unidades perdidas
13 59 754 826
50 89 21 160
200 355 85 640
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Agora, os problemas de qualidade são as responsáveis pela maior perda em valor, enquanto, com base no tempo, eram as perdas de eficiência as mais importantes, conforme demonstra a figura 19. Este exemplo evidencia que a simples análise do OEE e dos seus factores com base no tempo, poderá não dar uma orientação correcta sobre em que áreas actuar para melhorar a eficácia. É imprescindível que esta análise seja acompanhada pelo cálculo do custo das perdas associadas.
Custo e Tempo das Perdas 100% 80% 60% 40% 20% 0% Paragens
Eficiência Custo perdas
Qualidade
Tempo perdas
Fig. 19 – Comparação percentual dos custos e tempos das perdas
Análise do OEE e outros indicadores O OEE mede a eficácia de um equipamento individual. Pode também servir para compararmos o desempenho de equipamentos iguais a trabalharem em condições semelhantes. Como foi demonstrado, analisar o OEE apenas pelo seu valor e os dos seus factores, não permite equacionar todas as acções de melhoria nem calcular o potencial de redução de custos dos desperdícios. Para isso, têm de ser calculados os custos das perdas. Olhemos agora o que se passa ao nível do desempenho de uma unidade industrial Mesmo que calculemos a média do OEE de todos os equipamentos de uma fábrica, esse número nada nos diz sobre como, a fábrica no seu todo, está a contribuir para o negócio ou mesmo se ela está a realizar dinheiro ou não. Para a mesma fábrica, se durante um determinado período existirem poucas encomendas e apenas parte dos equipamentos funcionem, ela poderá apresentar um OEE muito superior ao habitual (por exemplo 90% contra 65%) mas, durante esse período, a fábrica perdeu dinheiro devido ao lucro obtido não cobrir todos os encargos fixos. Isto acontece porque o OEE não considera as paragens planeadas nem o tempo não planeado. Assim, para termos uma visão mais completa do desempenho dos equipamentos (ou de uma linha de produção ou de uma fábrica) e de como eles contribuem para a empresa, é necessário complementar o OEE por outros indicadores mais globais que meçam o grau de utilização do equipamento, relativamente ao TTTempo total. Para obter estes indicadores não é necessário recolher mais dados dos que já são recolhidos para o OEE. A figura 20 mostra como se calculam os três indicadores que medem o grau de utilização do equipamento. TT TTO
TNP
TPP
PP
TBP
PNP
TRP
PE
TUP
PQ
A B C D
OEE=A / C=TUP / TBP
TEEP=A / D=TUP / TT
TUB=B / D=TBP / TT
TUC=C / D=TPP / TT
Fig. 20 – OEE e os indicadores globais
O TEEP-Total Effective Equipment Productivity – Produtividade Efectiva Total do Equipamento, mede a percentagem de tempo que o equipamento está a produzir produtos bons à primeira, relativamente ao tempo total (TT). É o indicador global mais “radical” e o mais utilizado, juntamente com o OEE. O TUB – Taxa de Utilização Bruta e o TUC – Taxa de Utilização da Capacidade, são os outros dois indicadores globais que também podem ser usados. Cada empresa deverá decidir qual o indicador global de desempenho dos equipamentos que melhor se adapte às suas necessidades de análise em cada momento. No caso do exemplo 2 atrás apresentado, os valores destes indicadores foram: 11/16
OEE TTEP TUB TUC
66% 61% 84% 92%
Implementação do OEE A implementação de um sistema OEE requer uma avaliação prévia das necessidades, definição de objectivos a atingir e a montagem de um plano de implementação. Deve ser considerado um projecto de empresa e não como “mais uma moda” que vai criar mais burocracia no chão de fábrica. A metodologia e recursos a utilizar irão depender da dimensão da fábrica e do seu grau de automatização. Em fábricas com linhas automáticas ligadas a sistemas informáticos de controlo do processo, deverá encararse o investimento em programas informáticos dedicados ao OEE 5 ou o desenvolvimento de um programa OEE no próprio sistema de controlo do processo. As grandes vantagens de um programa OEE integrado são: possibilitar “em tempo real” monitorizar a eficácia dos equipamentos individuais e das linhas de processo em que eles estão inseridos; minimizar o trabalho administrativo com o OEE; garantir a fiabilidade dos dados; permitir tomar acções correctivas mais rapidamente; possibilitar a divulgação dos resultados on line para vários níveis da empresa. Em unidades fabris com equipamentos discretos conduzidos por operadores e em células de manufactura/montagem, faz todo o sentido implementar um sistema baseado em registos manuais em papel, complementados com ferramentas clássicas de cálculo e geração de gráficos como são as folhas de cálculo (MS Excel®, etc.). Em qualquer dos casos a divulgação dos resultados do OEE, a sua evolução temporal e o acompanhamento das acções correctivas e de melhoria, deverá ser feita por sistemas visuais, colocados junto dos equipamentos. Um projecto OEE compreende as seguintes fases: 1. Identificação de necessidades e definição de objectivos 2. Definição conceptual 3. Planear o projecto 4. Aquisição ou criação dos meios 5. Formação e treino dos operadores, supervisores e gestão 6. Implementação piloto em equipamento(s) selecionado(s) 7. Implementação alargada a todos os equipamentos da fábrica 8. Melhoria permanente e contínua do OEE. A fase 8 insere-se no conceito PDCA de Shewhart-Deming e pode ser simbolizada pela figura 17.
Fig. 17 – Melhoria continua do OEE
Melhoria do OEE – Estratégias para eliminar as Seis Grandes Perdas A análise do OEE permite: Tomar decisões sobre as acções correctivas e de melhoria com base em factos e dados reais e não em “opiniões”; Dar prioridade às acções que trarão maiores e mais rápidos resultados; Acompanhar os efeitos das acções pela evolução positiva do OEE e dos seus factores. A melhoria do OEE é um processo contínuo que, normalmente, é enquadrado em programas TPM – Manutenção Produtiva Total ou na implementação dos conceitos de Lean Manufacturing na gestão das unidades produtivas. As estratégias para eliminar as “Seis Grandes Perdas” e, consequentemente, melhorar o OEE, podem ser de dois tipos, em função dos objectivos desejados e dos prazos para as obter. A tabela 2 relaciona as seis perdas com o tipo de estratégias e indica algumas ferramentas da TPM, do Lean e da Qualidade aplicáveis a cada caso.
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Ver Referências de programas sobre OEE 12/16
Tabela 2 Perdas
1- Avarias
2- Mudança, afinação e outras paragens
Estratégias de Eliminação / redução Reparar rápida e eficazmente Detectar e corrigir as causas das avarias
Reduzir o tempo de mudança
Estratégias de prevenção
Ferramentas aplicáveis
Manutenção preventiva Manutenção preditiva Manutenção autónoma RCM-Manutenção centrada na fiabilidade
5S FTA-Análise da árvore de falhas Análise P-M Diagrama de Ishikawa SMED Poka-Yoke Sistemas visuais Sistemas no local da utilização Lições de tema único Trabalho padronizado 5S FTA-Análise da árvore de falhas Análise P-M Kaizen Diagrama de Ishikawa Formação e treino Lições de tema único Trabalho padronizado Diagrama de Pareto 5S FTA-Análise da árvore de falhas Kaizen CEP-Controlo estatístico do processo e do produto Qualidade na origem Seis-Sigma Poka-Yoke Trabalho padronizado Kaizen SMED Formação e treino Lições de tema único Trabalho padronizado Kaizen
Conceber ou alterar equipamentos incorporando técnicas SMED Equipamentos monoproduto (sem necessidade de mudança)
3- Pequenas Eliminação das pequenas paragens paragens
RCM-Manutenção centrada na fiabilidade Automação Autonomação Modificar equipamentos para alimentação contínua
4- Redução de velocidade
Engenharia da fiabilidade
Balanceamento das linhas de produção
5- Defeitos e Detectar e corrigir as causas dos problemas de qualidade retrabalho
Manutenção da Qualidade Acções preventivas Autonomação
6- Perdas de Detectar e corrigir as causas das perdas arranque
Estudar e implementar as condições ideais de arranque Modificar equipamentos e ferramentas
Conclusões O OEE não é uma solução dos problemas dos sistemas produtivos. Ele apenas: Permite identificar e quantificar os problemas detectados de um modo padronizado; Exprime a eficácia do equipamento através de um único número; Permite avaliar os efeitos das acções de melhoria desenvolvidas para tornar os equipamentos mais eficazes e, consequentemente, gerarem mais valor para a empresa. As empresas que aplicam o sistema de medição do OEE e implementam efectivamente as necessárias acções para melhorar a eficácia dos equipamentos, obtêm rapidamente um aumento do OEE da ordem dos 5 a 20 pontos percentuais. Dependendo do valor de partida do OEE, do empenho posto nas melhorias e da sua consolidação, o OEE pode chegar a duplicar no prazo de um ano (por exemplo passar de 35 para 70%). Quanto maior for o valor do OEE mais difícil será melhorá-lo. A “fasquia” dos 85%, obtida consistentemente, é uma referência de “classe mundial”. No entanto, algumas empresas de vanguarda que adoptaram o Lean como forma de gestão, apresentam para as suas linhas de produção valores de OEE superiores a 90%. O OEE, os seus factores D, E e Q bem como os indicadores globais TEEP, TUB e TUC são apenas indicadores, nada mais. Eles apenas informam se existem problemas, qual o potencial de aproveitamento do equipamento e se estamos a melhorar ou a piorar. Quando existe um problema ele tem de ser investigado, estudando e implementando as medidas que o solucione, eliminando de uma forma permanente a(s) causa(s) raiz, devidamente consolidada(s) pelo trabalho padronizado. 13/16
O OEE é, sobretudo, uma ferramenta de apoio à melhoria contínua. Se este conceito estiver presente em todos os intervenientes no sistema - operadores, supervisores e gestão - então estará criado o ambiente para que o sistema se torne um indicador de gestão de grande utilidade e nunca surja a tentação de “manipular” os números. Para finalizar, algumas recomendações, por vezes esquecidas, para apoiar/facilitar a melhoria contínua: Aprender a identificar e eliminar os desperdícios e as perdas dos equipamentos; Solucionar os problemas de uma forma simples e prática; Padronizar o trabalho para reduzir a variação e garantir a qualidade; Trabalhar em equipa; Valorizar as pessoas e premiar a sua dedicação à melhoria contínua.
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APÊNDICES Glossário OEE D – Disponibilidade (factor) – Availability rate – A percentagem de tempo planeado de produção, durante a qual a operação do equipamento não é afectada por um mau funcionamento, ou outro acontecimento não planeado, que provoque a sua paragem. O equipamento deve estar disponível quando há plano de produção. Mede a fiabilidade do equipamento para produzir de acordo com as necessidades do Cliente. Eficácia – Effectiveness – Mede o grau de atingimento da capacidade produtiva de uma máquina, processo ou instalação, comparando a produção real de produtos sem defeito obtida à primeira, com a produção máxima que essa máquina, processo ou instalação pode produzir. Exemplo: Se conseguirmos produzir mais produtos bons no turno A que no turno B, então o primeiro foi mais eficaz que o segundo. E – Eficiência (factor) – Performance rate – Mede o grau de utilização do recurso equipamento, para obter uma determinada produção, num determinado período de tempo. É o quociente entre a cadência média real e a cadência planeada ou o quociente entre a produção real total obtida e a produção planeada para o TBP. Exemplo: Se o turno A utilizou menos recursos para produzir a mesma quantidade de produto que o turno B, então o turno A trabalhou mais eficientemente. Equipamento – Equipment – Uma máquina isolada, uma estação de uma linha automática, uma célula de trabalho ou um sistema/linha de produção completo. É importante que os limites/fronteiras do equipamento estejam definidos e sejam claros. PE – Perdas de eficiência – Speed losses - O tempo equivalente perdido devido a pequenas paragens (não registadas) ou por o equipamento não produzir à velocidade nominal. É uma das Seis Grandes Perdas. PNP – Paragens não planeadas – Unplanned downtime – O tempo perdido de produção devido a paragens não planeadas (registadas). PP – Paragens planeadas – Planned downtime – Tempo planeado para realizar a manutenção planeada (preventiva, curativa), testes e experiências de produção e a manutenção autónoma (pelo operador). Em equipamentos dependentes do operador para funcionar, consideram-se também os intervalos para refeições, pausas e os tempos de formação e reuniões. PQ – Perdas de qualidade – Quality losses – O tempo perdido a produzir peças que não cumprem as especificações de qualidade. Para o OEE, sucata, retrabalho ou produto de segunda escolha são o mesmo, isto é, não é produto bom à primeira e, consequentemente, constituem perdas de qualidade. Q – Qualidade (factor) – Quality rate – Um dos três factores do OEE. Tem em consideração as perdas de qualidade (produto que não cumpre as especificações à primeira). Mesmo que o produto possa ser reprocessado de modo a cumprir as especificações, para o OEE, é considerado defeituoso. É o quociente entre a quantidade de produto bom à primeira e a quantidade total produzida. Seiichi Nakajima – Destacado engenheiro da Toyota. Considerado um dos “pais” do TPS- Toyota Production Sysytem, foi o criador da TPM-Manutenção Produtiva Total e do OEE. Seis grandes perdas dos equipamentos – Six big losses of equipment – As seis principais perdas relacionadas com os equipamentos, identificadas e definidas por Seiichi Nakajima. SMED – Single minute exchange of dies – Metodologia para reduzir o tempo de mudança dos equipamentos. O nome da metodologia, desenvolvida por Shigeo Shingo, vem do objectivo de reduzir os tempos de mudança das ferramentas (de prensagem) a menos de 10 minutos (apenas um dígito). Takt time – Cadência de produção necessária para acompanhar a procura (as necessidades dos Clientes) TBP – Tempo bruto de produção cadência nominal ou não.
Runing time – Tempo em que o equipamento está a produzir produto, à
TEEP – Total Effective Equipment Productivity – Produtividade efectiva total do equipamento – A percentagem de tempo que o equipamento está a produzir produtos bons à primeira, relativamente ao tempo total (TT) TNP – Tempo não planeado – Unscheduled time – Tempo em que não existe necessidade de ter o equipamento operacional. Exemplo: férias, fins-de-semana, feriados, falta de trabalho. TPP – Tempo planeado de produção – Loading time – Tempo total que o equipamento está planeado para produzir. É o ponto de partida para o cálculo do OEE. Também chamado tempo teórico de produção
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TRP – Tempo real de produção – Net production time – Tempo em que o equipamento está a produzir à cadência nominal. Este tempo não é medido pelo operador mas sim obtido pela multiplicação da quantidade total de produto produzido (bom e rejeitado) pela cadência nominal. TT – Tempo total – Total (calendar) time – O tempo de calendário total de um período de análise do OEE, considerando as 24 horas do dia, os 7 dias da semana e as 52 semanas do ano. Representa a quantidade máxima teórica de produto bom que um equipamento poderia produzir, se nunca parasse e funcionasse à cadência nominal. TTO – Tempo total de operação– Total operations time – O tempo total que o equipamento está à disposição das operações (para produzir ou sofrer intervenções de manutenção e engenharia) TUB – Taxa de utilização bruta – Asset utilization - A percentagem do TT-Tempo total em que o equipamento está a funcionar. TUC – Taxa de utilização da capacidade – Capacity utilization - A percentagem de tempo que um equipamento está planeado para produzir, em relação ao TT-Tempo total. Mostra o potencial teórico disponível para planear produção. TUP – Tempo útil de produção – Valuable production time – Tempo em que o equipamento produz produto bom à primeira, com base na cadência normal. Este tempo não é medido pelo operador mas sim obtido pela multiplicação da quantidade total de produto bom produzido à primeira pela cadência nominal. É o tempo que agrega valor ao produto. T/C – Tempo de ciclo – Cycle time – O tempo para produzir uma peça. T/CN – Tempo de ciclo nominal – Ideal cycle time – O tempo de ciclo mínimo possível, num determinado período de tempo, que permite obter produto com garantia de qualidade Velocidade/cadência nominal – Ideal run rate - A velocidade/cadência máxima ideal para um equipamento produzir. Obtem-se pela fórmula 1/T/CN.
Referências bibliográficas [1] The Toyota Production System: Beyond Large-Scale Production – Taiichi Ohno [2] A Study of the Toyota Production System from an Industrial Engineering Viewpoint – Shigeo Shingo [3] Introduction to TPM – Seiichi Nakajima [4] TPM Development Program – Seiichi Nakajima [5] New Directions for TPM – Tokutaro Suzuki [6] The True cost of downtime http://www.bin95.com/freeebook.htm [7] How to calculate OEE – Carlo Scodanibbio http://www.brainguide.com/World-Class-TPM-How-to-calculate-monitor-OEE-Overall-EquipmentEffectiveness [8] TPM Practical Implementation Manual – Enrique Mora http://tpmonline.com/services/tpmenglist.htm [9] Curso de formação TPM – do Autor http://www.freewebs.com/leanemportugal/formaotpm.htm
Sites na internet www.downtimecentral.com http://www.scodanibbio.com/ www.tpmonline.com http://www.strategosinc.com/ http://www.oee.com/
Referências de programas sobre OEE OEE Toolkit Optimize IT OEE Impact
Ver: www.oeetoolkit.com ou www.blomconsultancy.nl Ver www.abb.com Ver www.oeeimpact.com
Ficheiros anexos Este artigo é complementado pelos ficheiros: oee_calculator_model_A_pt.xls oee_calculator_model_B_pt.xls disponíveis em www.scribd.com 10 Maio 2009 – Revisão1 em Outubro 2013 16/16
