Linha de montagem

Um Airbus A321 na linha de montagem final 3 na planta Airbus Hamburg-Finkenwerder

Linha de montagem do carro de Hyundai

Uma linha de montagem é um processo de fabricação (muitas vezes chamado de montagem progressiva) no qual as peças (geralmente peças intercambiáveis) são adicionadas à medida que a montagem semi-acabada sai da estação de trabalho para a estação de trabalho onde as peças são adicionadas em sequência até a produção da montagem final. Ao mover mecanicamente as peças para o trabalho de montagem e mover a montagem semi-acabada de estação de trabalho para estação de trabalho, um produto acabado pode ser montado mais rapidamente e com menos trabalho do que quando os trabalhadores carregam peças para uma peça estacionária para montagem.

As linhas de montagem são métodos comuns de montagem de itens complexos, como automóveis e outros equipamentos de transporte, eletrodomésticos e produtos eletrônicos.

Os trabalhadores encarregados das obras da linha de montagem são chamados de montadores.

Conceitos

Linha de montagem Lotus Cars a partir de 2008

As linhas de montagem são projetadas para a organização sequencial de trabalhadores, ferramentas ou máquinas e peças. O movimento dos trabalhadores é minimizado na medida do possível. Todas as peças ou conjuntos são manuseados por transportadores ou veículos motorizados, como empilhadeiras, ou gravidade, sem transporte manual. O levantamento pesado é feito por máquinas como pontes rolantes ou empilhadeiras. Cada trabalhador normalmente executa uma operação simples, a menos que estratégias de rotação de tarefas sejam aplicadas.

Segundo Henry Ford:

Os princípios da montagem são estes:

(1) Coloque as ferramentas e os homens na sequência da operação para que cada parte componente percorra a distância menos possível enquanto no processo de acabamento.

(2) Use slides de trabalho ou alguma outra forma do transportador para que, quando um trabalhador completar sua operação, ele cai a parte sempre no mesmo lugar - que lugar deve ser sempre o lugar mais conveniente para sua mão - e se possível ter gravidade levar a parte para o próximo trabalhador por conta própria.

(3) Use linhas de montagem deslizantes pelas quais as peças a serem montadas são entregues a distâncias convenientes.

Projetar linhas de montagem é um desafio matemático bem estabelecido, conhecido como problema de balanceamento de linha de montagem. No problema simples de balanceamento de linha de montagem, o objetivo é atribuir um conjunto de tarefas que precisam ser executadas na peça de trabalho a uma sequência de estações de trabalho. Cada tarefa requer uma determinada duração de tarefa para conclusão. A atribuição de tarefas às estações é normalmente limitada por duas restrições: (1) um gráfico de precedência que indica quais outras tarefas precisam ser concluídas antes que uma determinada tarefa possa ser iniciada (por exemplo, não colocar um parafuso antes de perfurar o orifício) e (2) um tempo de ciclo que restringe a soma dos tempos de processamento de tarefas que podem ser concluídas em cada estação de trabalho antes que a peça de trabalho seja movida para a próxima estação pela correia transportadora. Os principais problemas de planejamento para linhas de montagem operacionais incluem integração da cadeia de suprimentos, controle de estoque e programação da produção.

Exemplo simples

Linha de montagem de motores na Willys-Overland Company, Toledo, Ohio, 1920

Considere a montagem de um carro: suponha que certas etapas na linha de montagem sejam instalar o motor, instalar o capô e instalar as rodas (nessa ordem, com etapas intersticiais arbitrárias); apenas uma dessas etapas pode ser executada por vez. Na produção tradicional, apenas um carro seria montado por vez. Se a instalação do motor leva 20 minutos, a instalação do capô leva cinco minutos e a instalação das rodas leva 10 minutos, então um carro pode ser produzido a cada 35 minutos.

Em uma linha de montagem, a montagem do carro é dividida entre várias estações, todas trabalhando simultaneamente. Quando uma estação termina com um carro, ela passa para a próxima. Por ter três estações, três carros podem ser operados ao mesmo tempo, cada um em um estágio diferente de montagem.

Depois de terminar o trabalho no primeiro vagão, a equipe de instalação do motor pode começar a trabalhar no segundo vagão. Enquanto a equipe de instalação do motor trabalha no segundo carro, o primeiro carro pode ser movido para a estação do capô e equipado com um capô, depois para a estação das rodas e equipado com rodas. Depois que o motor foi instalado no segundo carro, o segundo carro se move para o conjunto do capô. Ao mesmo tempo, o terceiro carro se move para a montagem do motor. Quando o motor do terceiro carro estiver montado, ele poderá ser movido para a estação do capô; enquanto isso, os carros subsequentes (se houver) podem ser movidos para a estação de instalação do motor.

Assumindo que não há perda de tempo ao mover um carro de uma estação para outra, o estágio mais longo da linha de montagem determina o rendimento (20 minutos para a instalação do motor) para que um carro possa ser produzido a cada 20 minutos, uma vez que o primeiro carro tendo 35 minutos foi produzido.

História

Antes da Revolução Industrial, a maioria dos produtos manufaturados era feita individualmente à mão. Um único artesão ou equipe de artesãos criaria cada parte de um produto. Eles usariam suas habilidades e ferramentas, como limas e facas, para criar as peças individuais. Eles então os montavam no produto final, fazendo alterações nas peças até que se encaixassem e pudessem funcionar juntas (produção artesanal).

A divisão do trabalho era praticada na China, onde os monopólios estatais produziam em massa implementos agrícolas de metal, porcelanas, armaduras e armas séculos antes da produção em massa aparecer na Europa às vésperas da Revolução Industrial. Adam Smith discutiu longamente a divisão do trabalho na fabricação de alfinetes em seu livro A Riqueza das Nações (publicado em 1776).

O Arsenal Veneziano, datado de cerca de 1104, funcionava de forma semelhante a uma linha de produção. Os navios desciam um canal e eram equipados pelas várias oficinas pelas quais passavam. No auge de sua eficiência no início do século 16, o Arsenal empregava cerca de 16.000 pessoas que aparentemente podiam produzir quase um navio por dia e equipar, armar e fornecer uma cozinha recém-construída com peças padronizadas em linha de montagem. Embora o Arsenal tenha durado até o início da Revolução Industrial, os métodos de linha de produção não se tornaram comuns até então.

Revolução Industrial

A Revolução Industrial levou a uma proliferação da manufatura e da invenção. Muitas indústrias, notavelmente têxteis, armas de fogo, relógios e relógios, veículos puxados por cavalos, locomotivas ferroviárias, máquinas de costura e bicicletas, viram melhorias rápidas no manuseio de materiais, usinagem e montagem durante o século XIX, embora conceitos modernos como engenharia industrial e a logística ainda não havia sido nomeada.

O bloco de polia foi o primeiro produto fabricado a ser totalmente automatizado, no Portsmouth Block Mills no início do século XIX.

O moinho de farinha automático construído por Oliver Evans em 1785 foi considerado o início do manuseio moderno de materiais a granel por Roe (1916). A fábrica de Evans usava um elevador de caçamba de correia de couro, transportadores helicoidais, transportadores de correia de lona e outros dispositivos mecânicos para automatizar completamente o processo de fabricação de farinha. A inovação se espalhou para outras fábricas e cervejarias.

Provavelmente o exemplo industrial mais antigo de um processo de montagem linear e contínuo é o Portsmouth Block Mills, construído entre 1801 e 1803. Marc Isambard Brunel (pai de Isambard Kingdom Brunel), com a ajuda de Henry Maudslay e outros, projetou 22 tipos de máquinas-ferramentas para fazer as peças para os blocos de amarração usados pela Royal Navy. Esta fábrica teve tanto sucesso que permaneceu em uso até a década de 1960, com a oficina ainda visível no HM Dockyard em Portsmouth, e ainda contendo algumas das máquinas originais.

Um dos primeiros exemplos de um layout de fábrica quase moderno, projetado para facilitar o manuseio de materiais, foi a Fundição Bridgewater. O terreno da fábrica fazia fronteira com o Bridgewater Canal e a Liverpool and Manchester Railway. Os edifícios foram dispostos em linha com uma ferrovia para transportar o trabalho que passa pelos edifícios. Guindastes eram usados para levantar o trabalho pesado, que às vezes chegava a dezenas de toneladas. O trabalho passou sequencialmente até a montagem da estrutura e montagem final.

A Bridgewater Foundry, fotografada em 1839, uma das primeiras fábricas para usar um sistema de layout, fluxo de trabalho e manuseio de material quase moderno

A primeira linha de montagem de fluxo foi iniciada na fábrica de Richard Garrett & Filhos, Leiston Trabalha em Leiston, no condado inglês de Suffolk, para a fabricação de motores a vapor portáteis. A área da linha de montagem foi chamada de 'The Long Shop' devido ao seu comprimento e estava totalmente operacional no início de 1853. A caldeira foi retirada da fundição e colocada no início da linha e, à medida que avançava no edifício, parava em vários estágios onde novas peças seriam adicionadas. Do nível superior, onde eram feitas as outras peças, as peças mais leves seriam baixadas sobre uma varanda e depois fixadas na máquina no nível do solo. Quando a máquina chegasse ao fim da oficina, estaria concluída.

Peças intercambiáveis

Durante o início do século 19, o desenvolvimento de máquinas-ferramentas, como o torno de corte de parafusos, a plaina de metal e a fresadora, e o controle do caminho da ferramenta por meio de gabaritos e acessórios, forneceram os pré-requisitos para a linha de montagem moderna, fazendo peças intercambiáveis uma realidade prática.

Transportadores a vapor e elétricos do final do século XIX

Elevadores de transporte movidos a vapor começaram a ser usados para carregar e descarregar navios em algum momento do último quartel do século XIX. Hounshell (1984) mostra um esboço c. 1885 de um transportador movido a energia elétrica movendo latas através de um enchimento linha em uma fábrica de conservas.

Acredita-se que a indústria frigorífica de Chicago seja uma das primeiras linhas de montagem industrial (ou linhas de desmontagem) a ser utilizada nos Estados Unidos a partir de 1867. Os trabalhadores ficavam em estações fixas e um sistema de polias trazia a carne para cada trabalhador e eles completariam uma tarefa. Henry Ford e outros escreveram sobre a influência dessa prática de matadouro nos desenvolvimentos posteriores da Ford Motor Company.

Século 20

Linha de montagem Ford, 1913. A linha de montagem do magneto foi a primeira.

1913 Experimentando com o corpo de montagem no chassis Modelo T. Ford testou vários métodos de montagem para otimizar os procedimentos antes de instalar permanentemente o equipamento. A linha de montagem real usou um guindaste suspenso para montar o corpo.

De acordo com Domm, a implementação da produção em massa de um automóvel por meio de uma linha de montagem pode ser creditada a Ransom Olds, que a usou para construir o primeiro automóvel produzido em massa, o Oldsmobile Curved Dash. Olds patenteou o conceito de linha de montagem, que ele colocou para trabalhar em sua fábrica Olds Motor Vehicle Company em 1901.

Na Ford Motor Company, a linha de montagem foi introduzida por William "Pa" Klann ao retornar de uma visita a Swift & Matadouro da empresa em Chicago e ver o que foi referido como a "linha de desmontagem", onde as carcaças eram abatidas enquanto se moviam ao longo de um transportador. Chamou-lhe a atenção a eficiência de uma pessoa retirar a mesma peça várias vezes sem se mexer. Ele relatou a ideia a Peter E. Martin, que logo se tornaria chefe de produção da Ford, que duvidou na época, mas o encorajou a prosseguir. Outros na Ford alegaram ter apresentado a ideia a Henry Ford, mas a revelação do matadouro de Pa Klann está bem documentada nos arquivos do Museu Henry Ford e em outros lugares, tornando-o um importante colaborador do conceito moderno de linha de montagem automatizada.. Ford agradeceu, tendo visitado as instalações altamente automatizadas de 40 acres de processamento de pedidos por correspondência da Sears por volta de 1906. Na Ford, o processo foi uma evolução por tentativa e erro de uma equipe composta principalmente por Peter E. Martin, o superintendente da fábrica; Charles E. Sorensen, assistente de Martin; Clarence W. Avery; C. Harold Wills, desenhista e fabricante de ferramentas; Charles Ebender; e József Galamb. Algumas das bases para tal desenvolvimento foram recentemente lançadas pelo layout inteligente da colocação de máquinas-ferramenta que Walter Flanders vinha fazendo na Ford até 1908.

A linha de montagem móvel foi desenvolvida para o Ford Modelo T e começou a operar em 7 de outubro de 1913, na Highland Park Ford Plant, e continuou a evoluir depois disso, usando o estudo de tempo e movimento. A linha de montagem, acionada por correias transportadoras, reduziu o tempo de produção de um Modelo T para apenas 93 minutos, dividindo o processo em 45 etapas. Produzir carros mais rápido do que a tinta da época poderia secar, teve uma influência imensa no mundo.

Em 1922, Ford (através de seu ghostwriter Crowther) disse sobre sua linha de montagem de 1913:

Acredito que esta foi a primeira linha de movimento já instalada. A ideia veio de uma maneira geral do carrinho de cima que os empacotadores de Chicago usam em carne de vestir.

Charles E. Sorensen, em seu livro de memórias de 1956 Meus quarenta anos com a Ford, apresentou uma versão diferente de desenvolvimento que não era tanto sobre "inventores" como um desenvolvimento gradual e lógico da engenharia industrial:

O que foi trabalhado na Ford foi a prática de mover o trabalho de um trabalhador para outro até que se tornou uma unidade completa, então organizando o fluxo dessas unidades no momento certo e o lugar certo para uma linha de montagem final em movimento a partir da qual veio um produto acabado. Independentemente dos usos anteriores de alguns desses princípios, a linha direta de sucessão da produção em massa e sua intensificação em automação vem diretamente do que nós trabalhamos na Ford Motor Company entre 1908 e 1913. Henry Ford é geralmente considerado como o pai da produção em massa. Não estava. Ele era o patrocinador.

Como resultado desses desenvolvimentos no método, os carros da Ford saíram da linha em intervalos de três minutos ou seis pés por minuto. Isso foi muito mais rápido do que os métodos anteriores, aumentando a produção em oito para um (exigindo 12,5 horas-homem antes, 1 hora e 33 minutos depois), usando menos mão-de-obra. O sucesso foi tanto que a pintura se tornou um gargalo. Apenas o preto japonês secava rápido o suficiente, forçando a empresa a abandonar a variedade de cores disponíveis antes de 1914, até que a laca Duco de secagem rápida foi desenvolvida em 1926.

A técnica da linha de montagem foi parte integrante da difusão do automóvel na sociedade americana. A diminuição dos custos de produção permitiu que o custo do Modelo T caísse dentro do orçamento da classe média americana. Em 1908, o preço de um Modelo T era de cerca de US$ 825 e, em 1912, caiu para cerca de US$ 575. Essa redução de preço é comparável a uma redução de $ 15.000 para $ 10.000 em dólares a partir do ano 2000. Em 1914, um trabalhador da linha de montagem podia comprar um Modelo T com quatro meses de antecedência. pagar.

Os complexos procedimentos de segurança da Ford - especialmente designando cada trabalhador para um local específico em vez de permitir que eles se desloquem - reduziram drasticamente a taxa de lesões. A combinação de altos salários e alta eficiência é chamada de "Fordismo", e foi copiada pela maioria das grandes indústrias. Os ganhos de eficiência da linha de montagem também coincidiram com a decolagem dos Estados Unidos. A linha de montagem obrigou os trabalhadores a trabalhar em um determinado ritmo com movimentos muito repetitivos, o que levou a uma maior produção por trabalhador, enquanto outros países usavam métodos menos produtivos.

Na indústria automotiva, seu sucesso foi dominante e rapidamente se espalhou pelo mundo. Ford França e Ford Grã-Bretanha em 1911, Ford Dinamarca 1923, Ford Alemanha e Ford Japão 1925; em 1919, Vulcan (Southport, Lancashire) foi o primeiro fabricante europeu nativo a adotá-lo. Logo, as empresas tinham que ter linhas de montagem, ou corriam o risco de quebrar por não serem capazes de competir; em 1930, 250 empresas que não existiam haviam desaparecido.

A enorme demanda por equipamentos militares na Segunda Guerra Mundial levou a técnicas de linha de montagem na construção naval e na produção de aeronaves. Milhares de navios Liberty foram construídos fazendo uso extensivo de pré-fabricação, permitindo que a montagem do navio fosse concluída em semanas ou mesmo dias. Depois de produzir menos de 3.000 aviões para o Exército dos Estados Unidos em 1939, os fabricantes de aeronaves americanos construíram mais de 300.000 aviões na Segunda Guerra Mundial. A Vultee foi pioneira no uso da linha de montagem motorizada para a fabricação de aeronaves. Outras empresas seguiram rapidamente. Como William S. Knudsen (tendo trabalhado na Ford, GM e na Comissão Consultiva de Defesa Nacional) observou: “Vencemos porque sufocamos o inimigo em uma avalanche de produção, como ele nunca tinha visto, nem sonhado ser possível”.."

Melhores condições de trabalho

Em sua autobiografia de 1922, Henry Ford menciona vários benefícios da linha de montagem, incluindo:

• Os trabalhadores não fazem nenhum levantamento pesado.
• Nada de acoplamento ou flexão.
• Nenhum treinamento especial foi necessário.
• Há empregos que quase ninguém pode fazer.
• Prestou emprego aos imigrantes.

Os ganhos de produtividade permitiram que a Ford aumentasse o salário do trabalhador de US$ 1,50 por dia para US$ 5,00 por dia, uma vez que os funcionários atingissem três anos de serviço na linha de montagem. A Ford continuou a reduzir a semana de trabalho por hora enquanto baixava continuamente o preço do Modelo T. Esses objetivos parecem altruístas; no entanto, foi argumentado que eles foram implementados pela Ford para reduzir a alta rotatividade de funcionários: quando a linha de montagem foi introduzida em 1913, descobriu-se que "toda vez que a empresa queria adicionar 100 homens ao seu pessoal de fábrica, foi necessário contratar 963" para neutralizar a aversão natural que a linha de montagem parece ter inspirado.

Problemas sociológicos

O trabalho sociológico explorou a alienação social e o tédio que muitos trabalhadores sentem devido à repetição de fazer a mesma tarefa especializada durante todo o dia.

Um dos críticos mais famosos do capitalismo, Karl Marx, expressou em sua teoria Entfremdung a crença de que, para alcançar a satisfação no trabalho, os trabalhadores precisam se ver nos objetos que possuem criados, que os produtos devem ser "espelhos nos quais os trabalhadores veem sua natureza essencial refletida". Marx via o trabalho como uma chance para as pessoas exteriorizarem facetas de suas personalidades. Os marxistas argumentam que a realização de tarefas repetitivas e especializadas causa uma sensação de desconexão entre o que um trabalhador faz o dia todo, quem ele realmente é e o que seria idealmente capaz de contribuir para a sociedade. Além disso, Marx vê esses empregos especializados como inseguros, uma vez que o trabalhador é dispensável assim que os custos aumentam e a tecnologia pode substituir o trabalho humano mais caro.

Como os trabalhadores precisam ficar parados no mesmo lugar por horas e repetir o mesmo movimento centenas de vezes por dia, as lesões por esforço repetitivo são uma possível patologia da segurança do trabalho. O ruído industrial também se mostrou perigoso. Quando não era muito alto, os trabalhadores eram frequentemente proibidos de falar. Charles Piaget, operário especializado da fábrica LIP, lembrou que, além de serem proibidos de falar, os semiqualificados tinham apenas 25 centímetros para se movimentar. A ergonomia industrial mais tarde tentou minimizar o trauma físico.