Fábrica 4.0: Controlo & Otimização = Incremento do OEE & Agilidade

Janeiro 4, 2024

Na atualidade, um dos grandes desafios das empresas que se dedicam à produção é: como produzir de forma mais eficiente – ou seja, incremento da produtividade ao menor custo = Fábrica 4.0.

Na realidade, este é o princípio que deve ser sempre considerado desde o início do processo produtivo – isto é, desde a organização (sequenciação) do que se irá a fabricar (otimização) até ao momento da sua efetiva entrada em produção, produção em si mesma e, uma vez terminada a produção, controlo total do processo produtivo (o que foi produzido corretamente e porquê) com consequente retroalimentação de dados.

De facto, a produtividade de uma fábrica depende da qualidade de todo este processo e da agilidade perante incidências.

Fábrica 4.0: trabalho manual vs. Sistemas MES e APS

As empresas que não dispõem de ferramentas específicas para gerir e controlar a sua fábrica – como sistemas MES ou APS – tendem a desenvolver a sua atividade com base em folhas Excel, registos em papel, reuniões de ponto de situação e acompanhamento e, fundamentalmente, no conhecimento e na gestão das pessoas, que corresponderá a um elevado número de horas de trabalho/colaborador.

O problema desta forma de trabalhar – provavelmente, a mais comum na atualidade – é que todas as tarefas demoram muito tempo, pode potencialmente incluir erros e não permite a agilidade e rapidez de resposta que o mercado exige cada vez mais.

Por exemplo, para se poder efetuar a sequenciação da produção, habitualmente é necessário:

extrair listas de encomendas e OFs (Ordens de Fabrico) do ERP;
efetuar o controlo de stocks de matérias-primas e produtos semiacabados;
analisar os produtos em produção;
(tentar) priorizar as encomendas com data de entrega mais próxima ou confirmadas com clientes importantes;
analisar a disponibilidade das máquinas, otimizar as alterações e as limpezas (geralmente, efetuadas com o apoio de outras folhas Excel);
em conclusão: uma série de tarefas que se realizam diariamente e que se tornam obsoletas quando ocorre um incidente ou paragem na produção.

E, no que diz respeito ao controlo de produção, potencialmente, podem ocorrer ainda outras dificuldades:

todas as tarefas são desenvolvidas com base em registos em papel – tanto para comunicar o que deve ser produzido, como para registar o que foi fabricado;
é necessário configurar as máquinas manualmente;
há que realizar inúmeras reuniões de ponto de situação e acompanhamento dos processos;
para se dispor de informação, é necessário processar os registos em papel – o que implica muito tempo e esforço; assim sendo, os processos têm por base dados pouco fiáveis e “obsoletos” – isto é, nunca são dados em tempo real;
face a incidências, existe uma enorme dificuldade de diagnóstico e comunicação da respetiva solução;
é necessário dispor de muito stock e um WIP (Work In Progress) extenso para evitar paragens;
os prazos de entrega são estimados – ou seja, não são definidos com rigor.

Neste sentido, podemos concluir que, estas fábricas:

não conseguem tirar o máximo partido dos seus recursos;
são ineficientes;
e, sobretudo, não estão preparadas para enfrentar um mercado cada vez mais exigente e competitivo como o da atualidade.

Sistema MES rumo a Fábricas 4.0 eficientes

Através da implementação de um sistema MES ou Manufacturing Execution System, as Fábricas 4.0 serão capazes de captar dados em tempo real, disponibilizando informação fiável, verdadeira e funcional para toda a empresa e permitindo alcançar benefícios e resultados extraordinários.

Nos seguintes pontos abaixo, será possível verificar a transformação e melhorias proporcionadas às empresas através da introdução de um sistema MES – rumo à sua conversão numa Fábrica 4.0.

Controlo do OEE

Habitualmente, as empresas não conhecem com exatidão a eficiência dos equipamentos – ou, por outras palavras:

apenas é possível obter um OEE estimado, com base em dados pouco fiáveis e de múltiplas fontes;
o OEE é calculado manualmente e com base no histórico – e não em tempo real.

Neste sentido, com a implementação de um sistema MES, a empresa passará a conseguir efetuar:

automatização da captura de dados, em tempo real;
relatório digital de tempos improdutivos, rejeições e respetivas causas;
análise e monitorização, em tempo real, do OEE – por recursos, turnos, jornadas, entre muitos outros.

Desta forma, será possível alcançar inúmeros benefícios – tais como:

OEE em tempo real, com base em dados em tempo real e capturados automaticamente;
incremento da disponibilidade e desempenho dos recursos produtivos;
melhoria da qualidade e diminuição das rejeições;
eliminação dos relatórios manuais (registos de trabalho).

Digitalização dos registos de trabalho

Nas Fábricas 4.0, com a automatização dos processos, será possível obter uma visão total e integrada da fábrica.

No entanto, sem que esta digitalização seja uma realidade, apenas será possível:

relatórios em papel, dando origem a tarefas sem valor acrescentado e sujeitas e erro humano;
desfasamento entre o processo produtivo real e o reportado;
lacunas entre a informação real da fábrica e do sistema de gestão.

Assim sendo, será necessário investir na:

digitalização dos registos do trabalho;
integração, em tempo real, com o sistema ERP.

Deste modo, conseguir-se-á:

eliminar o desfasamento entre a informação real e a reportada;
eliminar as tarefas sem valor acrescentado;
informação de melhor qualidade.

Conhecimento do valor dos trabalhos em curso

Nas Fábricas 4.0, dotadas de sistemas MES, todo o progresso dos trabalhos é possível ser consultado e visualizado em tempo real.

Pelo contrário, nas empresas que não apostam em sistemas de captura de dados em tempo real, verifica-se:

desconhecimento dos trabalhos em curso e sua evolução;
falta de fiabilidade nos prazos de entrega das encomendas.

Neste sentido, a solução passará por:

digitalização dos relatórios dos operadores e progresso dos trabalhos em curso;
visualização das datas de entrega através de diagrama de Gantt, em tempo real e de acordo com a evolução dos trabalhos em curso;
alertas relativamente a atrasos face a desvios.

Capacidade produtiva e recursos finitos

No âmbito das Fábricas 4.0 Inteligentes, é possível ter uma visão global de todo o processo produtivo – isto é, de tudo o que se passa na fábrica.

Em contrapartida, nas fábricas que ainda funcionam de forma manual, verifica-se:

falta de visibilidade da capacidade produtiva;
prazos de entrega pouco fiáveis;
falhas na resposta perante urgências e imprevistos.

Para que tal não aconteça, será necessário implementar um sistema MES para:

definição da disponibilidade dos recursos produtivos (gestão de calendários);
sequenciação da produção;
ferramentas de visualização – tipo diagrama de Gantt.

Em consequência, a empresa passará a ter a capacidade de:

identificar estrangulamentos e visualização da carga de trabalho afeta a cada recurso;
eliminar o desfasamento entre o Plano Mestre de Fabrico e a realidade na fábrica;
melhorar os prazos de entrega das encomendas.

Conectividade IIoT

Na atualidade, ainda existem muitas empresas que, não conseguindo ter acesso a dados da fábrica em tempo real, padecem de:

desconhecimento dos parâmetros de processo em tempo real;
desvios de processo não identificados, que resultam em problemas de não qualidade;
desconhecimento dos consumos energéticos em tempo real (não teóricos) das máquinas, ordens de fabrico ou referências.

Assim sendo, a empresa – para que se converta numa Fábrica 4.0, deverá adotar soluções que lhe permitam:

conectividade com máquinas;
monitorização do processo produtivo em tempo real;
sistema de avisos em tempo real.

Desta forma, a empresa passará a ser capaz de alcançar:

processo produtivo sob controlo, repetibilidade e estabilidade do processo;
alertas em tempo real perante qualquer desvio dos parâmetros críticos;
conhecimento rigoroso das condições e custos de fabrico de determinada referência.

No fundo, a empresa conseguirá disponibilizar aos colaboradores afetos todos os detalhes dos recursos disponíveis, em tempo real.

Rastreabilidade

Hoje em dia, muitas empresas identificam incidências relacionados com a rastreabilidade – nomeadamente, no que diz respeito a:

gestão de reclamações ou alertas no âmbito alimentar;
cumprimento de normativas;
gestão manual.

Para que as empresas consigam alcançar um conhecimento end-to-end, isto é, do princípio ao fim da cadeia produtiva e se convertam numa Fábrica 4.0, necessitam soluções que lhes permitam:

digitalização da rastreabilidade de produto e de processo;
identificação automática das peças – a nível unitário, por série, lote, recipiente, através de diversas tecnologias;
alertas perante desvios de parâmetros críticos do processo.

Consequentemente, a empresa angariará inúmeros benefícios como:

redução do impacto de reclamações ou alertas;
melhoria dos tempos de resposta;
rastreabilidade end-to-end – desde a receção de materiais até à expedição de produtos;
redução do misslabelling, através da identificação automática.

Formação

Numa Fábrica Inteligente 4.0, é muito importante que os colaboradores possuam a formação adequada para poderem desenvolver a sua atividade com total confiança e segurança.

No entanto, é habitual verificarem-se diversos problemas neste âmbito – tais como:

falhas no controlo e garantia ao nível da formação dos operadores para trabalhar numa determinada máquina, referência, etc.;
falta de elementos que asseguram a segurança do operador;
falta de versatilidade e flexibilidade nos modelos.

Assim, a empresa deverá desenvolver atividades ao nível de:

gestão e monitorização da formação dos operadores;
gestão e controlo da Matriz de Competências dos operadores;
formação e requalificação automática associada à sua vinculação ao processo, referência, entre outros.

Deste modo, a empresa conseguirá assegurar:

formação dos operadores no processo;
incremento das conformidades relativamente à regulamentação;
trabalho em segurança e com confiança.

Manutenção

A manutenção é uma das disciplinas industriais que recentemente tem ganho enorme importância no âmbito da eficiência e poupança de custos.

Nas Fábricas 4.0, que apostam em sistemas MES para a captura de dados em tempo real e monitorização, de forma planeada, têm a capacidade de ter as suas máquinas “sempre a postos” e muito raramente ocorrem incidências – permitindo cumprir os prazos de entrega aos clientes.

Em concreto, conseguem alcançar:

aumento da disponibilidade das máquinas, através da redução da manutenção corretiva;
manutenção preventiva e preditiva associada à utilização dos recursos;
conhecimento preciso acerca dos custos de manutenção;
gestão de sobressalentes integrada com o sistema de gestão.

Pelo contrário, nas empresas que não se focam na manutenção dos seus equipamentos, ocorrem situações que irão impactar a sua rentabilidade:

manutenção corretiva – na maioria dos casos;
desconhecimento dos custos associados à manutenção (materiais, recursos humanos, subcontratação, entre outros);
tempos distendidos de resposta a clientes.

Neste sentido, para que as empresas sejam capazes de minimizar os seus custos de manutenção e maximizar a sua eficiência devem investir em:

digitalização da manutenção em tempo real e monitorização dos tempos de resposta;
manutenção integrada com as máquinas e equipamentos (tempos de utilização, unidades produzidas, …);
monitorização e análise de indicadores standard (MTTR ou Mean Time to Repair; MTBF ou Mean Time Between Failures; custos associados; …).

Qualidade

Em termos de qualidade, é crucial que a empresa tenha controlo total dos seus produtos.

Não obstante, nas empresas, muitas vezes ocorrem cenários como:

relatórios de qualidade em papel – dando origem a tarefas sem valor acrescentado e sujeitas a erros humanos;
incumprimento da regulamentação em vigor no âmbito de controlo da qualidade;
falta de cumprimento no que diz respeito à realização de autocontrolos na frequência definida.

Para que estas situações não ocorram, será necessário:

digitalização da gestão do controlo de qualidade;
comunicação com dispositivos de medição, pesagem, máquinas de inspeção visual, entre outros;
avisos perante desvios e análises estatísticas de processo.

Em consequência, as Fábricas 4.0 beneficiarão de:

digitalização da FMEA ou Failure Mode and Effect Analysis, planos, pautas de controlo e registos de qualidade;
cumprimento das normativas das diversas áreas (IATF ou International Automotive Task Force; IFS ou International Featured Standard; …);
redução de problemas de qualidade, assegurando-se o cumprimento dos planos de controlo.

Documentação atualizada

Ter documentação sempre atualizada e disponível é um dos objetivos fundamentais das Fábricas 4.0 que priorizam uma tomada de decisão com base em dados fiáveis.

Nesse sentido, será essencial:

visualização da documentação afeta ao processo em diversos formatos (word, pdf, excel, vídeo – entre outros);
integração automática com a biblioteca de conhecimento;
gestão da mudança em instruções de processo e planos.

Desta forma, será possível:

redução de custos – decorrente de utilização de documentação não atualizada;
acesso em tempo real a documentação atualizada e no posto de trabalho (juntos às máquinas);
eliminação do papel e de atividade sem valor acrescentado.

No entanto, em muitas empresas da atualidade o cenário é ainda bastante diferente:

custos associados à utilização de planos, documentação e instruções de trabalho obsoletos, uma vez que não dispõem de informação atualizada em tempo real;
tarefas sem valor acrescentado – como: de entrega e compilação de documentos, planos e instruções de trabalho;
custos de impressão de documentação.

Análises de tempos de inatividade e custos associados

Idealmente, o funcionamento das empresas deveria integrar da unidade produtiva na análise de custos, para a melhoria da qualidade dos dados.

Todavia, o que acontece muitas vezes é:

desconhecimento dos tempos reais de produção e de inatividade;
falta de conhecimento de indicadores-chave do processo em tempo real;
diferentes fontes de dados e qualidade dos dados e enorme volume de dados.

De forma a combater as questões acima assinaladas, será crucial:

automatização da captura de dados das máquinas;
integração com o ERP;
controlo e monitorização do processo produtivo em tempo real.

Em consequência, uma Fábrica 4.0 usufrui dos seguintes benefícios:

melhoria da qualidade e fiabilidade dos dados, assegurando a sua integridade;
melhoria da rentabilidade e produtividade;
deteção de estrangulamentos.

Business Intelligence

Através do Business Intelligence, será possível que as empresas encetem o seu caminho rumo à Fábrica 4.0 – como foco na eficiência, rentabilidade e sustentabilidade, controlando todo o seu processo produtivo.

Não obstante, hoje em dia, em muitas empresas ainda acontece:

tomada de decisões reativa e com base em suposições;
falta de conhecimento acerca de indicadores-chave do processo e em tempo real;
diferentes fontes de dados desconectadas entre si e enormes volumes de informação.

Pelo contrário, o que se pretende é:

tomada de decisões em tempo real e com base em dados;
gestão, controlo e monitorização de KPIs ou Key Performance Indicators em tempo real;
conversão dos dados em informação contextualizada.

E a solução para que sejam alcançados os objetivos acima passa por:

solução Business Intelligence com ferramentas de monitorização e análise em tempo real;
eliminação das “ilhas de informação”;
compilação, consolidação e contextualização dos dados.

Soluções APS rumo à Fábrica 4.0 e ao incremento da eficiência

Com a implementação de soluções APS ou Advanced Planning and Schedulling, as Fábricas 4.0 têm a capacidade de incrementar os seus resultados e angariar inúmeros benefícios – como teremos oportunidade de analisar nos seguintes pontos.

Incremento do OEE

Sabe como aumentar a eficiência da sua fábrica?

Problema

Diversas incidências na fábrica ou tempo excessivo em tarefas para evitar as mesmas.

Solução

Integrar todos os dados afetos ao processo produtivo e considerá-los aquando da programação da produção.

Benefícios

Diminuição das paragens produtivas com origem em erros evitáveis – ou seja:

manutenções não planeadas;
impossibilidade de terminar a OF por falta de disponibilidade de tempo produtivo;
falta de recursos humanos qualificados;
falta de ferramentas;
falta de componentes ou matérias-primas.

Agilidade

Sabe como agilizar os processos da sua empresa?

Problema

Falta de agilidade na sequenciação, simulação de cenários e replaneamento.

Solução

Ferramenta que seja capaz de:

simular a fábrica e suas restrições produtivas, de forma a permitir gerar planos de produção realistas;
considerar todas as limitações do processo;
ter em conta as necessidades de materiais – tanto de produção própria (semiacabados), como de terceiros;
dispor de critérios de otimização de acordo com as necessidades do momento;
ter um planificador que execute as alterações que, de acordo com a experiência, são necessárias.

Benefícios

Desta forma, a empresa conseguirá dispor de:

planos produtivos em minutos (e não em horas);
simulação de cenários “What If” para comprar e decidir com base em dados;
agilidade perante incidência na fábrica.

Trabalho manual

A sua empresa ainda trabalha de forma predominantemente manual?

Problema

Excesso de trabalho manual fora do sistema da empresa.

Solução

Ferramentas que integrem toda a informação necessária para o fabrico – do ERP ao sistema MES.

Desta forma, será possível dispor do dado único em toda a empresa – fiável, sem erros, sempre atualizado e que permite otimizar o trabalho de toda a fábrica.

Benefícios

Assim, a Fábrica 4.0 será capaz de:

dispor de mais tempo produtivo;
reduzir erros;
dispor de informação de forma imediata – em tempo real.

Paragens produtivas

Como gere as incidências e paragens produtivas da sua empresa?

Problema

Dificuldade em gerir as incidências e paragens produtivas – além de, falta de visibilidade no que diz respeito à capacidade produtiva.

Solução

Ferramenta que permite simular diferentes cenários e alternativas e visualizar os impactos nas restantes ordens de fabrico.

Benefícios

Em consequência, a Fábrica 4.0 Inteligente beneficiará de:

agilidade para encontrar/criar folgas produtivas e visibilidade das consequências das tomadas de decisão (atrasos e suas implicações; elevação de custos por falta de otimização do processo; necessidades de turnos ou horas extra, entre outros);
visibilidade da informação de produção para toda a empresa e datas de entrega realistas para novas encomendas.

Simulação

A sua empresa é capaz de analisar e antecipar cenários prováveis?

Problema

Impossibilidade em analisar diferentes cenários e selecionar o melhor em cada momento.

Solução

Solução que seja capaz de analisar a capacidade finita o que se deve e pode fabricar – e que, inclusivamente, permita otimizar o processo para que seja o mais eficiente possível.

Além do mais, esta solução também deverá permitir efetuar as devidas alterações manuais consideradas necessárias.

Benefícios

Desta forma, a Fábrica 4.0 conseguirá:

alcançar o melhor plano de produção possível em cada momento – nomeadamente: otimizar a fábrica; melhorar o nível de serviço; adaptar-se às necessidades comerciais e de stock.
diminuir as incidências na fábrica – e incrementar o OEE.

Caducidades e desperdícios

A sua empresa tem a capacidade de controlar e minimizar as caducidades e desperdícios?

Problema

Dificuldade em controlar as datas de caducidade das matérias-primas e produtos semiacabados e de ter em conta todas as incompatibilidades de fabrico.

Solução

A programação da produção tem de ter em conta as datas de caducidade dos lotes e utilizar, em cada caso, os cenários ótimos.

Ainda, as incompatibilidades devem ser consideradas automaticamente.

Benefícios

Neste sentido, a Fábrica Inteligente 4.0 conseguirá:

evitar desperdícios;
reduzir limpezas;
otimizar o stock.

Datas de Entrega Fiáveis

A sua empresa é capaz de cumprir as datas de entrega definidas e acordadas?

Problema

Falta de fiabilidade nas datas de fabrico e entrega.

Solução

Diagrama de Gantt que apresenta datas realistas – no que diz respeito ao fabrico e finalização de uma ordem/encomenda.

Benefícios

Desta forma, a Fábrica 4.0 será capaz de:

melhorar o cumprimento de prazos;
aumentar a satisfação do cliente;
diminuir as urgências para conseguir cumprir as datas acordadas – o que contribuirá para otimizar o desempenho da fábrica.

Fluxo formal de dados

Sabe, em detalhe, as tarefas às quais dedica o seu tempo de trabalho?

Problema

Excesso de reuniões, emails e chamadas telefónicas.

Solução

Informação acerca de necessidades, urgências, disponibilidades, atrasos, ruturas de stock futuras (entre outras) integrada nos sistemas de informação corporativos (por exemplo: data de produção previsível de um produto; data de receção de compras – atrasos ou adiantamentos; pedidos urgentes).

Benefícios

Em consequência, a Fábrica 4.0 terá a capacidade de:

diminuir os tempos dedicados a coordenar e informar (reuniões, emails, chamadas telefónicas, etc.);
aumentar o tempo dedicado a tarefas produtivas;
a informação é corporativa e não departamental.

Conhecimento corporativo

Na sua empresa, o conhecimento é efetivamente da empresa ou está disperso pelos diversos colaboradores?

Problema

Dependência elevada do conhecimento disperso pelos diversos colaboradores e excesso de uso do excel e ferramentas desconectadas entre si.

Solução

O conhecimento deverá passar para a ferramenta (sequenciação a capacidade finita); e os sistemas deverão estar conectados (diminuição de registos manuais de dados e, consequentemente, menor probabilidade de erros).

Benefícios

Com a implementação da solução acima, a Fábrica 4.0 beneficiará de:

redução de tempo dedicado à sequenciação;
diminuição de erros por entrada de dados ou alterações involuntárias;
incremento de tempo dedicado a tarefas de valor acrescentado.

Controlo de stocks, necessidades e recursos

Na sua empresa, o stock é controlado em função da produção?

Problema

Elevada complexidade no controlo das pessoas, recursos e materiais necessários – assim como do stock e necessidades de compra.

Solução

Ferramenta que permita analisar os recursos, limitações e necessidades produtivas da empresa e antecipar faltas.

Benefícios

Tomando em considerar a solução acima, a Fábrica 4.0 conseguirá:

melhorar a gestão de subcontratações;
minimizar stocks (imobilizados);
coordenar as compras com a produção;
melhorar o fluxo de caixa.

Rastreabilidade

Na sua empresa, controla a informação de produto/fabrico do início ao fim?

Problema

Muitas vezes, o que acontece é que as empresas não dispõem da rastreabilidade de processos e de materiais – internos e externos.

Solução

A solução passará pela integração de dados – desde a encomenda ou ordem de fabrico até à sua entrega.

Benefícios

Desta feita, a Fábrica 4.0 terá a capacidade de:

saber em que momento do processo de fabrico se encontra cada produto;
dispor de informação integrada em toda a empresa.

Fábrica 4.0 – conclusões finais

Na Ibermática an Ayesa company, em Portugal, de acordo com a nossa experiência de mais de 25 anos no mercado industrial a acompanhar as empresas a serem cada vez mais eficientes, não será possível imaginar um futuro viável e sustentável para as empresas a trabalhar como há 20 anos atrás.

É um facto que, o mercado está a mudar, as exigências estão a aumentar, a concorrência é intensa.

E, assim sendo, é necessário que as empresas ganham cada vez mais eficiência e agilidade para se adaptarem a este novo cenário e manterem-se competitivas!

No âmbito deste tema, sugerimos a leitura de outros artigos já publicados: