Layouts

1
Layouts

• Daniel Luguesi
• Diogo Oliveira
• Ines Sá
• Mark Macedo
• Rui Cachorreiro

2
Layout

• Layout é o posicionamento no espaço
• de departamentos ou postos de trabalho,
• de modo a minimizar um custo,
• satisfazendo um conjunto de restrições
• Maria Antónia Carravilla

3
Objectivos de um layout

• Minimizar custos de manuseamento dos materiais.
• Utilização eficiente do espaço
• Utilização eficiente da mão-de-obra
• Eliminar o congestionamento
• Facilitar/aumentar a entrada, saída e colocação
  dos materiais, produtos ou pessoas
• Promover a qualidade de serviço e produto
• Providenciar um controlo visual das operações ou
  actividades
• Providenciar flexibilidade para a adaptação a
  mudanças

4
Bom layout requer
MIEEC/LEEC - Logística
5
Restrições na criação de um novo layout

• Especificação dos objectivos do sistema em termos
  de output e flexibilidade
• Obter estimativas das quantidades de produto e de
  procura que o sistema deverá fornecer
• Requisitos de processamento nas células de
  trabalho, fluxo de quantidade de produtos entre
  os departamentos/postos de trabalhos
• Espaço ocupado e necessário para os elementos, e
  disponível no local

6
Layouts Clássicos

• Product layout
• a planta é desenhada em torno do produto, todas
  as actividades são implementadas para facilitar a
  produção

Sequência de produção (pastelaria)
7
Layouts Clássicos

• Process layout
• configurações onde operações de natureza ou
  funções semelhantes são agrupadas em conjunto
• a planta é dividida por departamentos, de acordo
  com as várias tarefas de manufactura/produção que
  necessitam de ser realizadas

Agrupamento de operações semelhantes
8
Layouts Clássicos

• Cellular layout
• no layout celular as máquinas são agrupadas por
  produto
• a produção concentra-se num produto ou família de
  produtos

Linha de montagem em U (fábrica da Grohe)
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Layouts Clássicos

• Fixed-position layout
• produto ou projecto mantém-se estacionário
• apropriado para produtos maciços, grandes,
  pesados ou frágeis
• ex aviões, barcos, casas
• exige mão-de-obra altamente especializada

10
Layouts Clássicos

• Hybrid layout
• utiliza princípios quer do Process layout quer do
  Product layout
• o layout celular pode ser considerado como um
  layout híbrido
• - permite grande variedade de produtos
• - permite processos de produção mistos

Dimension Functional Cellular
Number of moves between departments many few
Travel distances longer shorter
Travel paths variable fixed
Job waiting times greater shorter
Throughput time higher lower
Amount of work in process higher lower
Supervision difficulty higher lower
Scheduling complexity higher lower
Equipment utilization lower higher
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Principais características
Características Layout Clássico Custo Flexibilidade Motivação Fiabilidade Produção Utilização
Produto Baixo Baixa Baixa Elevada Elevada Elevada
Processos Alto Alta Alta Alta - Baixo
Celular Baixo Alta Alta Alta - Baixo
Híbrido - - - - - -
Posição Fixa - Baixa - - Baixa -
12
Inovação de layouts

• Tornou-se necessário a introdução de um novo tipo
  de layout que ultrapassasse as dificuldades
  impostas pelos layouts anteriores
• Um layout capaz de se adaptar à mudança de
• procura
• tipo de produto
• quantidade

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Novos layouts propostos

• Resultaram da pesquisa efectuada pelo Research
  Consortium on Next Generation Factory Layouts
• Este consórcio conta com a colaboração de três
  universidades
• University of Minnesota
• Ohio State University
• Rensselaer Polytechnic Institute
• O objectivo deste consórcio é

exploração de alternativas e de novas
configurações de layout para as fábricas que
possuem uma elevada variedade de produtos ou uma
grande volatilidade nos requesitos da sua produção
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Importância de um novo layout

• Questões a serem consideradas pela indústria
• Visão em vez de escala de produção (quantidade)
• Capacidade de resposta em vez de custo
• Capacidade de reconfiguração em vez de eficiência
• Flexibilidade (rápida capacidade de readaptação)

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Next Generation Factory Layouts - NGFL

• Novos layout propostos
• Distributed layout
• Modular layout
• Reconfigurable layout
• Operational performance como objectivo central
• Agile layout

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NGFL - Distributed layout
17
NGFL - Distributed layout
Process Layout
Layout parcialmente distribuído
Layout totalmente distribuído
18
NGFL - Distributed layout

• Vantagens

MIEEC/LEEC - Logística
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NGFL - Distributed layout Design
Procedure for Distributed Layouts
Procedimento de desagregação do Departamento
Distribuição de cenários de procura Encaminhamento
de processos de produto Carga de transferência
de unidades de produto Distâncias de viagem
Procedimento de alocação de fluxo
Procedimento do desenho do Layout
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NGFL Modular Layout

• Ideal para produtos diversificados
• Variedade de produto e procura conhecido a
  priori, considerando uma procura estável.
• Possui a capacidade de integrar redes de fluxo de
  materiais complexas (multi-produtos).
• Arranjo e agrupamento de máquinas e recursos
  necessários para a criação do produto em
  sub-conjuntos de operações de diferentes
  encaminhamentos para uma configuração tradicional
  específica que minimiza distâncias de fluxos e ou
  custos.
• Possível duplicação de máquinas.
• O rendimento de algumas máquinas pode ser muito
  baixo ou nulo.

21
NGFL Modular Layout

• Construído como uma rede de módulos básicos
• Cada módulo representa um grupo de máquinas que
  tem um certo padrão de fluxo característico do
  layout tradicional.
• Não existe nenhuma configuração definida que por
  si só seja capaz de descrever inteiramente o
  fluxo complexo de materiais num ambiente de
  manufactura de multi-produtos.
• Os módulos podem ser adicionados e removidos
  conforme necessário.
• É possível determinar a eficiência de cada
  configuração de layout sem as limitações
  associadas.

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NGFL Modular Layout
Functional Layout for ETCH
Flowline for ETCH
2.06
2.08
2.09
2.10
2.07
Flowline for PHOTO
2.01
Functional Layout for
3.08
7.03
7.02
7.01
FILM Department
5.01
5.02
5.03
5.04
5.05
5.06
5.07
3.07
7.04
7.05
3.04
2.05
6.01
3.01
5.02
3.02
3.04
5.03
3.05
Flowline for BACKEND
3.06
5.04
5.05
2.02
4.01
1.03
1.04
1.05
1.02
Cell for ETCH, IMPLANT and PHOTO
1.01
Functional Layout for
ETCH, FILM and PHOTO
Flowlines for DIFF
Layout modular da Motorola Inc. (fábrica de
semicondutores)
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NGFL Modular Layout
(a) Flowline Module
(b) Branched Flowline Module
C
(d) Machining Center Module
D
B
E
A
(f) Patterned Flow Module
(c) Cell Module
(e) Functional Layout Module
Layouts modulares
MIEEC/LEEC - Logística
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NGFL Modular Layout String
Matching-Based Design Procedure
Identificar os encaminhamentos predominantes
do produto
Extração das sub-strings comuns
Agregação das sub-strings comuns e formulação
de Módulos preliminares
Selecção do módulo e desenho de layout
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NGFL - Reconfigurable layout

• Recursos podem ser facilmente deslocados e com
  alguma frequência.
• Estações de trabalho flexíveis.
• Utilização de materiais leves para construção de
  máquinas que vão operar por forma a garantir que
  seja possível deslocar as mesmas de forma
  facilitada no espaço de trabalho
• Layout da fábrica é variável, sendo possível
  fazer uma reconfiguração do layout de forma
  rápida e eficaz no mínimo de tempo necessário.

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NGFL - Reconfigurable layout

• Adaptação rápida e eficaz as exigências do
  mercado
• Possibilidade de produção em tempo real, sem
  necessidade de um planeamento demasiado elaborado
  que implique uma implementação mais rígida do
  layout.
• O objectivo deste layout centra-se em reduzir os
  custos envolvidos no tratamento de material assim
  como custos relacionados com reconfiguração.
• Conceito de plug-and-play ao nível das estações
  de trabalho
• Optimização de medidas de performance através de
  minimização de tempos de ciclo e inventário de
  trabalho em curso.

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NGFL - Reconfigurable layout Metodologia
Design Data
Production Data
New Product Design
Changed Product Mix
New Processes Selected
Expected Volume
Revised Material Flow Matrices / Adjacency
Matrices
Relocation Costs
Current Facility Layout
Material Handling Costs
Facility Layout Design
Output
Machine Locations
Material Flow Plan
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NGFL - Agile layout

• Muitos dos modelos de layout baseiam-se em
  medidas estáticas de manuseamento de material.
• Na prática estas soluções mostraram-se
  ineficientes - os layouts agéis visam
  ultrapassar estas limitações
• O critério central para o seu desenho é a
  agilidade, tendo ainda em conta o tempo de ciclo,
  trabalho em curso e quantidade de produção.

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NGFL - Agile layout Desenho de layout baseado
em Filas
Sistema de manuseamento de material
Departamentos de processamento
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NGFL - Agile layout Desenho de layout baseado
em Filas
2
Full trip from the origin of current request to
its destination department
3
1
Empty trip from destination of previous delivery
to origin of current request
4
Buffer de entrada
Buffer de saída
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NGFL - Agile layout Efeito das filas

• Congestionamento é afectado por
• distância das viagens
• meios de transporte
• variabilidade na distância das viagens
• número e capacidade de dispositivos de
  manuseamento de material
• dispatching policies
• processamento dos tempos de distribuição
• existência de departamentos de processamento

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Resumo das características NGFL
NGFL Definição Vantagens Desvantagens
Distibuted Divisão da empresa em departamentos mais pequenos Distribuição das encomendas pelas diferentes células de produção Menores custos associados ao custo de material Possibilidade de reconfiguração (flexibilidade dos postos de trabalho) rápida como resposta a alterações temporárias na produção Possibilidade de produzir varias sequências de produtos, e grande variedade dos mesmos simultaneamente Insensível a variações da procura Sem coordenação probabilidade de atrasos significativos na produção Divisão das encomendas por várias células pode causar um maior número de set up -gt aumento do tempo de produção
Modular Constituído por uma rede de blocos associados por desempenharem funções semelhantes Podem ser introduzidos ou removidos módulos, orientados para produção diversificada A construção do produto final é feita por etapas, chegando a resultados intermédios, após cada módulo, até se constituir o produto final Cálculo simplificado da eficiência de cada módulo Configurações que minimizam custos e distâncias de fluxos Alguns postos de trabalho podem apresentar rendimentos baixos ou nulos
MIEEC/LEEC - Logística
33
Resumo das características NGFL
NGFL Definição Vantagens Desvantagens
Reconfigurable Layout da fábrica está apto para reconfigurações de forma rápida e eficaz no mínimo de tempo necessário. Muita flexibilidade e fácil reconfiguração Não há necessidade de planos de produção muito elaborados Fácil adaptação às tendências do mercado Alterações da fábrica de forma a poder implementar este layout implicam a criação de pistas para a movimentação das máquinas
Agile O critério base para o seu desenho é a agilidade Baseado em medidas dinâmicas de manuseamento de material. Necessidade de pesquisa futura dos modelos analíticos que tenham em conta as diferentes rotas e politicas de despacho na utilização de material.
MIEEC/LEEC - Logística
34
Algoritmos de construção

35
Algoritmo de construção - CORELAP

• Define-se a tabela REL, o número de secções e
  suas respectivas áreas
• Calcula-se o TCR (Total Closeness Rating)
• Escolhe-se a secção com o TCR mais elevado e esta
  será a primeira a ser colocada no centro, na
  implementação
• Nas iterações seguintes
• Verifica-se a(s) secção(ões) com desejabilidade
  de adjacência mais elevada em relação às secções
  colocadas nas iterações anteriores

Soma dos valores numéricos associados às medidas
de desejabilidade de adjacência com todas as
outras secções
36
Algoritmo de construção - CORELAP

• As duas primeiras secções seleccionadas são
  colocadas adjacentemente no centro da implantação
  
• As secções são posicionadas em função da soma
  pesada da menor distância rectilinear entre a
  secção a colocar e cada uma das secções já
  colocadas
• A valorização de uma solução é efectuada com
  base na soma pesada da menor distância entre cada
  par de secções

Distância dij xi-xjyi-yj
MIEEC/LEEC - Logística
37
Exemplo de Aplicação - CORELAP
Tabela REL (relações entre actividades)
MIEEC/LEEC - Logística
38
Exemplo de Aplicação - CORELAP
Área de cada célula 100m2 (10m x 10m)
MIEEC/LEEC - Logística
39
Exemplo de Aplicação - CORELAP
Valores de relação de proximidade e TCR
Ordem de colocação dos departamentos
9, 3, 7, 8, 6, 5, 4, 2, 1, 10
MIEEC/LEEC - Logística
40
Exemplo de Aplicação - CORELAP
Colocação dos departamentos na implantação -
área da implantação não delimitada
MIEEC/LEEC - Logística
41
Exemplo de Aplicação - CORELAP
Colocação dos departamentos na implantação -
comprimento da área fabril 2largura da área
fabril
MIEEC/LEEC - Logística
42
Layouts
Apesar de no futuro muitas fábricas precisarem de
soluções de layout personalizadas, estes devem
ser robustos, flexíveis e ágeis. Todos os
projectos desenvolvidos nessa área devem explorar
novas maneiras de atingir este objectivo
MIEEC/LEEC - Logística
43
Bibliografia

• http//wps.prenhall.com/bp_krajewski_opsmgmt_7/0,9
  149,1373472-,00.html
• www.dei.isep.ipp.pt/jtavares/PhD_Tese/Resumo_PhD.
  htm - Capitulo 2
• www.snc.edu/socsci/chair/333/bricks/Layout.html
• www.siit.tu.ac.th/karndee/course/
• Lee J. Krajewski, Larry P. Ritzman - Operations
  management strategy and analysis
• Hyer, Nancy Reorganizing the factory, competing
  through cellular manufacturing
• Immer, John R. - Layout Planning Techniques
• www.ie.umn.edu/faculty/faculty/pdf/ngfl.pdf

MIEEC/LEEC - Logística