Tamanho de lote na manufatura: como lotes menores reduzem o lead time
By Mirko Peters ·
O tamanho do lote na manufatura define quanto tempo as peças esperam. Veja por que lotes menores reduzem o lead time, o que eles custam e quando trocas rápidas de setup fazem essa conta valer a pena.
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Tamanho de lote na manufatura é a quantidade de unidades que uma máquina produz em uma rodada antes de ser trocada para outro produto. Para um gerente de produção, ele é uma das alavancas mais silenciosas do lead time: com lotes menores, as peças esperam menos pelo restante do seu lote, e os pedidos esperam menos pela sua vez na máquina. Mas lotes menores também significam mais trocas, por isso só compensam quando o setup é rápido. Este guia mostra o compromisso entre os dois lados, um exemplo prático com números e uma forma de reduzir o tamanho do lote em etapas seguras.
Principais conclusões
- Tamanho de lote é a quantidade de unidades fabricadas em uma rodada antes de a máquina ser trocada; a mesma ideia é chamada de lote de produção.
- Lotes grandes distribuem o setup por muitas peças, mas cada peça espera o restante do seu lote e cada pedido espera a sua vez.
- Lotes menores reduzem o lead time e o estoque, mas aumentam as trocas e consomem capacidade, por isso exigem setups rápidos.
- O lote de custo ótimo equilibra o custo de setup e o custo de manutenção de estoque, e cai quando o custo de setup cai; trate-o como um piso, não como a meta.
- Reduza o tamanho do lote em etapas: meça o setup, reduza-o, diminua o lote e então verifique capacidade, qualidade e entregas antes do próximo passo.
Tamanho de lote na manufatura: o que é e por que importa
Na produção em lotes, um lote, ou lote de produção, é um grupo de peças idênticas que passam juntas por uma etapa. O tamanho do lote é quantas peças fazem parte de uma rodada de produção. Muitas fábricas trabalham com lotes grandes porque uma troca custa tempo e, às vezes, refugo. Fred Stahl, autor do Lean Enterprise Institute (LEI), escreve em Which Will Prevail: Batch Thinking or Worker Leadership? que, uma vez preparada a máquina, processar peças em lotes de centenas ou milhares reduz o custo unitário para centavos ou menos. Essa é a lógica das economias de escala, e ela não está errada para a máquina.
O problema é o que o lote faz com o fluxo. Lotes grandes criam três tipos de espera:
- Espera dentro do lote. Uma peça que ficou pronta primeiro aguarda até que a última peça do lote esteja concluída e só então segue adiante. O mesmo acontece novamente na etapa seguinte.
- Espera pela vez. Um novo pedido não pode começar até que a máquina chegue ao seu produto no cronograma de produção. Quanto maiores os lotes, mais longo o ciclo entre todos os produtos.
- Espera como estoque. Produtos acabados, matérias-primas e peças em processo ocupam espaço e capital, e escondem problemas. A boa gestão de estoques começa por enxergá-los.
Juntas, essas esperas representam a maior parte do lead time de um pedido. O tempo na máquina costuma ser uma pequena parte dele. Por isso o tamanho do lote é uma alavanca de lead time que a fábrica pode acionar sem comprar nada.
Como lotes menores reduzem o lead time
O efeito é simples. Se você reduz o lote pela metade, cada peça espera por metade das outras peças, e a máquina volta a cada produto com o dobro da frequência. Peças e pedidos avançam mais rápido, e menos estoque fica entre as etapas.
Stahl descreve a mesma direção em seu artigo. Sob o fluxo just-in-time, escreve ele, os tamanhos de lote diminuem e as filas desaparecem. Ele também cita a quarta regra de Burbidge's, que pede a menor quantidade de produção que possa ser gerenciada com eficiência. Stahl argumenta que gestores muitas vezes fazem o oposto quando algo dá errado: respondem às quebras aumentando os tamanhos de lote e os lead times, o que, em sua visão, torna o sistema mais instável.
Um segundo efeito é o aprendizado. Em um artigo do LEI sobre fluxo de peça única, Michael Ballé descreve como pediu aos operadores que mantivessem o fluxo de peça única por meia hora. Depois, todo o desperdício que antes estava escondido na célula apareceu de repente, e a linha estava cheia de oportunidades de kaizen. Com lotes pequenos, um defeito é encontrado após algumas peças, não após mil. O ciclo de feedback é mais curto, então os problemas de qualidade custam menos.
Ballé também é honesto quanto aos limites: em muitas áreas, geralmente a montante, a natureza do processo obriga a produzir em lotes. Um forno, um banho de pintura ou uma etapa de tratamento térmico não podem ser executados uma peça por vez. O objetivo não é peça única em todos os lugares. É o menor lote que cada etapa consegue executar com sensatez.
Tempo de setup e o lado dos custos do compromisso
Lotes menores têm um preço. Cada troca extra no processo produtivo acrescenta custos de setup: consome tempo de máquina, mão de obra e, com frequência, algum refugo durante a partida. Esse é o tempo de setup que os lotes grandes existiam para evitar. Do outro lado estão os custos de manutenção de estoque: capital, espaço, movimentação e risco. Fábricas que querem minimizar o custo total de estoque precisam ponderar os dois lados.
A forma clássica de equilibrar os dois é a quantidade econômica de pedido (EOQ), também usada para tamanhos de lote de produção. O fornecedor de software Unleashed explica o conceito em seu artigo sobre a quantidade econômica de pedido, que é uma fonte do próprio fornecedor. Ela apresenta a fórmula EOQ = √(2DK/H), em que D é a demanda anual, K é o custo por pedido ou setup, e H é o custo anual de manutenção por unidade. A mesma fonte afirma que o modelo supõe demanda, custos e lead times constantes ao longo do ano, e alerta que os resultados são tão bons quanto os dados de entrada.
A fórmula tem uma lição que importa para o lean. O lote ótimo cresce com a raiz quadrada do custo de setup. Se você reduzir o custo de setup a um quarto, o lote ótimo em termos de custo cai pela metade. Portanto, o caminho para lotes menores passa por trocas mais rápidas. A fórmula não considera lead time, feedback de qualidade, utilização de máquina nem flexibilidade; por isso, trate o resultado como um piso de custo, e não como a meta.
Exemplo: três produtos em uma mesma máquina
Este é um cálculo ilustrativo, não um caso medido. Uma máquina fabrica três produtos, cada um com demanda semanal de 1.200 peças (60.000 por ano). A máquina produz 60 peças por hora e está disponível 80 horas por semana. Uma peça vale 80, e o custo de manutenção é presumido em 20% do valor por ano. Uma troca leva uma hora e custa 120, que é um valor presumido de 90 de tempo de máquina mais 30 de refugo na partida.
Lotes semanais (1.200 peças cada).
- Tempo de máquina por ciclo: 3 × 20 horas de operação mais 3 horas de setup = 63 horas.
- Custo de troca por semana: 3 × 120 = 360.
- Estoque médio: meio lote por produto, ou seja, 1.800 peças valendo 144.000. Custo de manutenção: cerca de 554 por semana.
- Total: cerca de 914 por semana. Um pedido do produto B pode esperar a maior parte de uma semana pela sua vez.
Lotes diários (240 peças cada).
- Tempo de máquina por dia: 3 × 4 horas de operação mais 3 horas de setup = 15 horas de 16 disponíveis.
- Custo de troca por semana: 15 × 120 = 1.800.
- Estoque médio: 360 peças valendo 28.800. Custo de manutenção: cerca de 111 por semana.
- Total: cerca de 1.911 por semana. Um pedido espera no máximo cerca de um dia pela sua vez.
Com trocas de uma hora, lotes diários reduzem o lead time, mas custam cerca de 1.000 a mais por semana, e usam 75 de 80 horas de capacidade produtiva. Agora imagine que a equipe reduza a troca para 15 minutos, o que custa 30. A opção semanal custa 90 + 554 = 644. A opção diária custa 450 + 111 = 561, e usa apenas 12,75 horas por dia. O lote menor agora é mais barato e mais rápido. A fórmula do EOQ, usada para otimizar o tamanho do lote, mostra o mesmo cenário: com D = 60.000 por produto por ano, H = 16 por peça por ano e K = 120, ela resulta em cerca de 949 peças. Com K = 30, resulta em cerca de 474.
Os números mostram o ponto: o tamanho do lote e o tempo de preparação precisam ser decididos em conjunto.
Como reduzir o tamanho do lote em cinco passos
Esta sequência é um roteiro nosso para o planejamento, não um padrão.
- Escolha a máquina certa. Comece onde se forma uma fila longa, normalmente no gargalo ou logo antes dele.
- Meça a troca e o seu custo. Cronometre tudo, do último produto bom até o primeiro produto bom, e some a sucata e a mão de obra.
- Reduza a preparação. Faça o máximo de preparação possível enquanto a máquina ainda está rodando, e elimine ajustes fixando posições.
- Reduza o lote por etapas, não por saltos. Diminua em um quarto ou um terço, rode por algumas semanas e compare lead time, estoque e capacidade.
- Verifique a qualidade, a entrega e as pessoas. Lotes menores significam mais passagens de bastão e mais trocas por turno. Garanta que o trabalho padronizado cubra esses pontos e só então dê o próximo passo.
Repita o ciclo. Cada rodada reduz o custo mínimo da fórmula e permite lotes ainda menores.
Erros comuns
- Reduzir lotes sem reduzir a preparação. A máquina passa então a gastar sua capacidade em trocas e se torna o gargalo.
- Olhar apenas para o custo de estoque. No exemplo acima, a economia no custo de manutenção de estoque é pequena. O ganho está no lead time, na flexibilidade e no retorno rápido sobre a qualidade.
- Usar um único tamanho de lote para todos os produtos. Produtos de alta saída e variantes raras precisam de tamanhos de lote diferentes.
- Confiar cegamente na fórmula. O modelo EOQ pressupõe demanda e custos constantes. Verifique-o com os seus próprios dados.
- Aumentar o lote como reação a quebras. Isso esconde a causa e alonga o lead time, como observa Stahl.
- Esquecer as etapas anteriores e posteriores. Um lote pequeno em uma máquina não ajuda se a próxima etapa ainda espera por um pallet completo.
Como o software pode ajudar
Um sistema ERP pode registrar tamanhos de lote, tempos de preparação e demanda por produto, além de mostrar o estoque e as trocas planejadas por semana. Uma ferramenta de planejamento da produção pode testar diferentes tamanhos de lote contra a capacidade antes que você mexa no chão de fábrica. A simulação mostra como o tamanho do lote e a variação afetam filas e lead time. O software ajuda a decidir, mas o trabalho de preparação em si precisa ser feito na máquina.
Próximo passo
Escolha uma máquina com fila longa, cronometre a sua troca e calcule o custo por troca. Depois teste um lote um terço menor e acompanhe o efeito do tamanho do lote na produção sobre o seu lead time.