O que é manufatura discreta? O guia definitivo de modelos e métodos

No enorme ecossistema da produção industrial, as palavras são usadas de forma intercambiável, o que tem causado confusão entre as partes interessadas, os investidores e até mesmo os gerentes de operações. No entanto, há uma diferença que é a mais importante: a diferença entre a produção de objetos físicos separados e o desenvolvimento de misturas. Significado de manufatura discreta está no centro do primeiro, representando um tipo de fabricação que se concentra na criação de itens distintos.

Olhe ao redor do seu escritório ou da sua casa; quase tudo que você vê - seu smartphone, sua cadeira ergonômica, o carro na sua garagem, até mesmo dispositivos eletrônicos como sua cafeteira - é um produto acabado do processo de manufatura discreta. É um método de fabricação caracterizado pela produção de unidades individuais que podem ser contadas, tocadas e, o mais importante, desmontadas em seus componentes originais.

Este guia oferece um mergulho profundo e abrangente na manufatura discreta. Vamos além das meras definições e discutiremos os complicados modelos operacionais, a importância da listas de materiais (BOM), a infraestrutura tecnológica necessária para apoiá-la e como ela é fundamentalmente diferente da fabricação de processos.

O que é manufatura discreta? Definição e principais características

Em sua forma mais simples, o significado de manufatura discreta refere-se à fabricação de produtos individuais. A palavra “discreto” significa “separado” ou “distinto”. Em contraste com os fabricantes de processos, que se preocupam com fórmulas, receitas e quantidades a granel (como litros de tinta ou toneladas de gás natural), a manufatura discreta se preocupa com unidades contáveis.

A regra “tocar e contar”

O teste mais simples para esse tipo de processo de fabricação é a contagem. Quando você fabrica produtos que são medidos em unidades - 100 motores, 500 smartphones, 50 asas de avião - então você está operando em setores de manufatura discretos. Esses são produtos rígidos que consistem em partes separadas que podem ser reconhecidas.

Principais características

1. Montagem baseada em componentes:

O processo de manufatura discreta é essencialmente um processo de montagem. Ele envolve a montagem de diferentes matérias-primas (aço, plástico) e componentes individuais (motores, placas de circuito) e a união deles. A montagem final é conduzida por uma série de etapas sequenciais: soldagem, aparafusamento, parafusamento e colagem.

2. Reversibilidade (Desmontagem):

A reversibilidade é uma característica que distingue a fabricação discreta da fabricação por processo. Quando você está montando uma bicicleta - um exemplo clássico de fabricação discreta - e comete um erro, pode desparafusar as rodas e desmontar o quadro e o guidão. As peças individuais não perdem sua identidade depois que o produto é concluído. Por outro lado, não é possível “desenformar” um bolo de volta aos seus ingredientes.

3. Alta complexidade Lista de materiais (LISTA TÉCNICA):

A manufatura discreta é baseada em listas de materiais de vários níveis. Um produto acabado (pai) consiste em subconjuntos (filhos), que consistem em componentes distintos, que consistem em matérias-primas. O principal desafio do setor discreto é gerenciar a hierarquia, o histórico de revisões e as interdependências dessas peças.

4. Centrado na rota e na operação:

A produção é definida por um “Roteamento”. Esse é um mapa que informa ao chão de fábrica que a peça A deve ir para a máquina CNC, depois para a estação de rebarbação, para a cabine de pintura e, finalmente, para a linha de montagem. O rastreamento da movimentação dessas peças nas operações de fabricação é fundamental.

Manufatura discreta versus manufatura por processo: Um mergulho profundo comparativo

Para obter uma visão real das necessidades operacionais da manufatura discreta, é necessário compará-la com sua contraparte Fabricação de processos.

A fabricação de processos é comum nos setores de alimentos e bebidas, farmacêutico, químico e de petróleo e gás. A produção nesses setores é uma “receita” ou uma “fórmula”. Depois que o processo de produção é concluído, os ingredientes individuais não podem ser recuperados.

Embora ambos sejam voltados para a produção eficiente de mercadorias, sua lógica, requisitos de software e estratégias de gerenciamento são opostos.

A matriz de comparação

A divisão de software

Devido a essas variações, um sistema ERP genérico quase nunca é aplicável a ambos.

• ERPs discretos O foco é a lógica da cadeia de suprimentos, a programação de montagem e a integração de CAD.
• Processar ERPs concentram-se no escalonamento de lotes, no gerenciamento de potência, na data de validade e no gerenciamento do peso de captura (em que um item pode ter peso diferente do outro).

A área cinza: Navegando em modelos de manufatura híbrida

O mundo real nem sempre traça uma linha em preto e branco entre discreto e processo. Muitas empresas modernas operam em um Fabricação de híbridos onde ambas as metodologias coexistem em um mesmo ambiente.

Considere um fabricante de bebidas.

1. O líquido (processo): A produção do refrigerante é feita por meio da combinação de água, açúcar, carbonatação e aromatizantes. Isso nada mais é do que um processo de fabricação. Envolve receitas, cubas e tubulações.
2. A garrafa (discreta): Quando esse líquido entra na linha de engarrafamento, a operação muda. A garrafa, a tampa, o rótulo e a embalagem de papelão são unidades distintas. O ato de encher 10.000 garrafas é um processo discreto que envolve montagem e embalagem em alta velocidade.

O desafio da gestão:

É um fato conhecido que uma instalação híbrida é difícil de controlar. Um “ERP de processo” padrão talvez possa lidar perfeitamente com as cubas de mistura, mas talvez não consiga rastrear o estoque de tampas de garrafas ou o cronograma de manutenção da máquina de rotulagem. Por outro lado, um “ERP discreto” pode rastrear as garrafas, mas não levar em conta as taxas de deterioração dos ingredientes líquidos.

As camadas especiais de software de “nível dois” ou os módulos avançados de ERP usados com frequência por produtores híbridos eficientes são capazes de “alternar entre modos”, ou seja, tratar a primeira metade da fábrica como um processo de fluxo contínuo e a segunda metade como uma linha de montagem discreta.

Modelos de produção de manufatura discreta: Explicação de MTS, MTO, ATO e ETO

A manufatura discreta não é uma entidade. A complexidade do produto, a variabilidade da demanda do cliente e o nível de personalização oferecido ao cliente são as principais questões que determinam a estratégia a ser adotada por uma empresa. Essas estratégias geralmente são divididas em quatro modelos principais de produção.

1. Produção para estoque (MTS)

• O modelo: Os produtos são produzidos de acordo com as previsões de demanda e armazenados no estoque até o recebimento de um pedido do cliente.
• Ideal para: Produtos padronizados e de alto volume com demanda previsível (por exemplo, eletrônicos de consumo, brinquedos, fixadores padrão).
• Principais métricas: Precisão da previsão. Se a previsão estiver errada, você terá estoque morto (excesso de estoque) ou falta de estoque (perda de receita).
• Fluxo de trabalho: A produção é acionada por um nível de “estoque de segurança” ou por uma previsão de vendas, e não por um pedido específico do cliente.

2. Produção sob encomenda (MTO)

• O modelo: A produção só começa após o recebimento de um pedido confirmado do cliente.
• Ideal para: Produtos com valor mais alto ou opções específicas de personalização (por exemplo, carros de luxo, equipamentos médicos especializados).
• Principais métricas: Tempo de espera. O cliente está pronto para esperar, mas o fabricante precisa reduzir o tempo de espera para se manter competitivo.
• Fluxo de trabalho: O estoque é mantido como matéria-prima. O acionador é a ordem do cliente.

3. Montagem sob encomenda (ATO)

• O modelo: Uma abordagem híbrida. O fabricante pré-monta os subconjuntos (MTS) e, em seguida, monta o produto final ao receber um pedido do cliente.
• Ideal para: Computadores (onde você escolhe a RAM e o disco rígido), carros (escolhendo a cor e o acabamento).
• Principais benefícios: É uma combinação de personalização MTS e MTO. Um produto que é considerado “personalizado” pode ser enviado em dias em vez de meses, pois as peças principais já estão na prateleira.

4. Engenheiro sob encomenda (ETO)

• O modelo: O produto não existe até que o cliente o encomende. É um processo que exige engenharia e projeto especiais antes do início da fabricação.
• Ideal para: Grandes projetos de infraestrutura, maquinário industrial complexo, contratos de defesa, protótipos.
• Principal desafio: Estimativa de custos. Como o produto não foi construído anteriormente, é um grande risco estimar os materiais e a mão de obra necessários.
• Fluxo de trabalho: O processo começa no departamento de engenharia, não no chão de fábrica. A lista técnica é criada dinamicamente à medida que o projeto avança.

O fluxo de trabalho principal: Lista de materiais (BOM) e setores comuns

Caso a manufatura discreta contenha uma sequência de DNA, ela é a Lista de materiais (LISTA TÉCNICA).

A lista técnica é mais do que apenas uma lista de ingredientes; é uma estrutura hierárquica que define o produto. Uma lista técnica abrangente inclui:

• Números de peça: Identificadores exclusivos para cada parafuso, fio e painel.
• Quantidades: Quantidades exatas necessárias por unidade.
• Níveis:
  • Nível 0: Bem acabado (por exemplo, uma bicicleta).
  • Nível 1: Principais conjuntos (conjunto do guidão, conjunto da roda, estrutura).
  • Nível 2: Componentes de montagens (raios, aros, pneus, manoplas, alavancas de freio).
• Status da revisão: Qual versão do projeto está em produção no momento.

O papel fundamental das ECNs (Mudança de engenharia Avisos)

Na manufatura discreta, os produtos evoluem. Os engenheiros encontram um material melhor ou um fornecedor deixa de fabricar um chip específico. O procedimento oficial de modificação da lista técnica é conhecido como ECN. Quando a equipe de engenharia faz alterações em um desenho e o chão de fábrica continua a usar a lista técnica antiga, o resultado é sucata, retrabalho e perda de dinheiro.

Setores comuns que utilizam a manufatura discreta

Embora praticamente qualquer objeto físico possa ser considerado uma subcategoria desse guarda-chuva, alguns setores são os chamados “usuários avançados” de metodologias discretas devido à sua extrema complexidade estrutural e às altas exigências regulatórias:

1. Automotivo: O arquétipo do setor discreto. Um carro de hoje é composto por mais de 30.000 componentes diferentes, incluindo sensores microscópicos e enormes blocos de motor. A última palavra em gerenciamento discreto, nesse caso, é a coordenação das cadeias de suprimentos globais para fornecer Just-in-Time (JIT) e Just-in-Sequence (JIS). Isso garante que a cor específica de um painel de porta chegará à estação de montagem no momento exato em que o chassi específico estiver passando pela linha, reduzindo o custo do estoque no local.
2. Aeroespacial e Defesa: Esse setor opera com modelos de alta complexidade e baixo volume (geralmente ETO ou MTO). Além da montagem, o requisito absoluto é rastreabilidade. Todos os parafusos e flaps de asa compostos devem ter uma “certidão de nascimento digital”. No caso de um componente falhar durante o voo, os sistemas discretos precisam permitir que os investigadores rastreiem essa peça específica até o número de calor da matéria-prima e o técnico que calibrou o torque.
3. Alta tecnologia e eletrônica: Caracterizado por listas técnicas enormes e ciclos de vida de produtos incrivelmente curtos. O principal problema desse setor é o controle de obsolescência de componentes e “velocidade do relógio”. Como os gostos dos consumidores mudam a cada mês, os fabricantes de produtos discretos precisam ser ágeis o suficiente para eliminar peças Rev A antigas e adicionar processadores Rev B à linha de produção sem interromper a linha de produção ou sofrer grandes perdas.
4. Maquinário industrial: Criação de robôs, máquinas CNC e equipamentos especializados que capacitam outras fábricas. Normalmente, esse é um Engenheiro sob encomenda (ETO) ambiente em que as fases de projeto e fabricação se sobrepõem. O sucesso depende da integração perfeita entre o PLM (Product Lifecycle Management) e o chão de fábrica, garantindo que os ajustes de engenharia personalizados sejam refletidos nas instruções de montagem em tempo real.

Benefícios estratégicos: Por que otimizar sua produção discreta?

Por que investir milhões de dólares em ERPs, linhas automatizadas e consultores para otimizar seus processos discretos? As vantagens competitivas da manufatura discreta são difíceis de imitar, pois, quando otimizadas, elas oferecem vantagens competitivas.

1. Alta granularidade do controle de custos

No processo de fabricação, é difícil dizer exatamente quanta eletricidade foi consumida. um galão específico de tinta. Na produção discreta, é possível rastrear o custo até o centavo. Você sabe que o Produto A consumiu 14 minutos de mão de obra, 12 parafusos a $0,05 cada e 30 minutos de tempo de máquina. Esses dados granulares permitem estratégias de preços precisas e análise de margem.

2. Agilidade e Personalização (Personalização em massa)

Os consumidores do mundo moderno desejam produtos personalizados. Com a manufatura discreta otimizada, é possível obter a “personalização em massa”, ou seja, a produção de produtos personalizados com eficiência quase de produção em massa. Com a ajuda dos modelos ATO, uma fábrica é capaz de fabricar 1.000 variações de um produto na mesma linha sem muito tempo de inatividade.

3. Rastreabilidade e conformidade

No caso de setores como o de dispositivos médicos ou automotivo, a segurança não pode ser comprometida. A rastreabilidade de ponta a ponta é possível com sistemas de manufatura discreta. Um número de série em um marcapasso completo pode ser escaneado e o histórico completo de todos os capacitores nele contidos, quem o fabricou e quando foi testado pode ser visualizado. Isso é necessário para estar em conformidade com os regulamentos e para lidar com recalls de forma eficaz.

4. Redução de desperdício (princípios Lean)

A manufatura enxuta (Sistema Toyota de Produção) nasceu na manufatura discreta. Devido à separação das peças, o desperdício (Muda) é mais fácil de ser detectado. Se você vir uma pilha de estoque entre duas estações, isso é um desperdício visível. Os ambientes discretos são claramente auditáveis para melhorar os processos do que os sistemas de tubulação de ciclo fechado nos setores de processo.

Desafios operacionais no gerenciamento de ambientes discretos de alta complexidade

Embora haja vantagens, a manufatura discreta está repleta de campos minados operacionais. O próprio fato de haver muitas peças móveis, tanto literal quanto figurativamente, torna-a propensa a falhas em qualquer ponto que possam interromper toda a operação.

• Cadeia de suprimentos Volatilidade: Um produto discreto está tão pronto quanto sua parte menos pronta. Você pode enviar 99% das peças para construir um carro, mas sem o volante, não é possível enviar. Essa dependência de centenas de fornecedores enfraquece a cadeia de suprimentos.
• Custos de tempo de inatividade: Em uma linha de montagem de alta velocidade, cada segundo conta. Quando um sensor quebra ou uma esteira fica presa, não é apenas o custo do reparo, mas também os milhares de unidades que não estão sendo fabricadas naquela hora.
• Qualidade Consistência: Ao contrário de um tanque de produtos químicos, que é homogêneo, cada unidade em uma linha discreta é montada individualmente. Isso introduz o risco de erro humano ou variação de componentes. Um interruptor pode funcionar na unidade #500, mas falhar na unidade #501.

Aumentando a eficiência com a OMCH: Componentes de precisão para montagem em alta velocidade

A qualidade dos componentes que controlam a sua linha de montagem está diretamente relacionada à confiabilidade da sua linha de montagem no ambiente de alto risco da fabricação discreta. Quando um único sensor de proximidade falha ou uma fonte de alimentação flutua, o efeito cascata causa tempo de inatividade não planejado, sucata e janelas de entrega perdidas. É nesse ponto que a estratégia de componentes deixa de ser um detalhe de aquisição e passa a ser uma vantagem competitiva.

OMCH se estabeleceu como um colaborador essencial para os fabricantes que estão lutando contra essas complexidades. A OMCH, fundada em 1986, não é apenas um fornecedor, mas um fabricante completo de automação industrial e produtos elétricos de baixa tensão. No caso de um fabricante discreto, a colaboração com a OMCH aborda três pontos problemáticos operacionais:

1. Redução da complexidade das aquisições (One-Stop Shop):

Os fabricantes de produtos discretos geralmente enfrentam dificuldades com cadeias de suprimentos fragmentadas, adquirindo sensores de um fornecedor e pneumáticos de outro. A OMCH oferece um enorme portfólio de mais de 3.000 modelos, abrangendo tudo, desde sensores indutivos e fotoelétricos para fontes de alimentação comutadas, disjuntores e componentes pneumáticos. Esse recurso “tudo em um” simplifica o gerenciamento da lista de materiais (BOM) e consolida as listas de fornecedores, agilizando o processo de aquisição.

2. Garantia da confiabilidade da linha:

A prevenção de defeitos é importante em um setor em que a reversibilidade pode ser feita, mas a um alto custo. A OMCH tem um sistema modernizado de 8.000 metros quadrados fábrica com 7 linhas de produção dedicada a ele, o que significa que todos os componentes são produzidos de acordo com altos padrões internacionais. Com certificações como CE, RoHS e ISO9001, Com o OMCH, o hardware oferece a confiança necessária para operar linhas de montagem de alta velocidade sem se preocupar com falhas induzidas por componentes.

3. Suporte Global para Operações Lean:

A OMCH atende aos requisitos de Just-in-Time (JIT) de fabricantes em todo o mundo, com uma base de clientes de mais de 72,000 e presença em mais de 100 países. Eles são dedicados a Resposta rápida 24 horas por dia, 7 dias por semana e um sólido gerenciamento de estoque para que, independentemente de estar operando um modelo MTO ou MTS, os elementos de automação necessários para manter a linha em movimento nunca fiquem fora de estoque.

Por meio da incorporação do controle industrial e dos componentes elétricos oferecidos pela OMCH, os fabricantes discretos têm a capacidade de fortalecer o “sistema nervoso” de seu chão de fábrica, de modo que o maquinário físico possa acompanhar o planejamento digital.

A pilha de tecnologia: Recursos essenciais e implementação de ERP

Os fabricantes de produtos discretos precisam de uma pilha de tecnologia sólida para lidar com a complexidade mencionada acima. As listas técnicas e os níveis de estoque modernos não podem ser tratados com planilhas do Excel. A espinha dorsal digital de um fabricante discreto é o Planejamento de recursos empresariais (ERP) sistema, geralmente apoiado por um Sistema de execução da manufatura (MES).

Entretanto, nem todos os ERPs são criados da mesma forma. Ao escolher um software de manufatura discreta, certos recursos não podem ser comprometidos:

1. Finito Capacidade Programação (FCS)

O planejamento padrão pressupõe que você tem capacidade infinita. O FCS analisa a realidade: “Você só tem 3 máquinas CNC e 2 soldadores”. Ele programa a produção com base na real restrições do chão de fábrica, evitando gargalos antes que eles aconteçam.

2. Mudança de engenharia Gerenciamento (ECM)

O software deve lidar com o controle de versão. Quando uma lista técnica muda de Rev A para Rev B, o sistema deve acionar fluxos de trabalho:

• Pare de comprar peças antigas.
• Utilizar o estoque existente de peças antigas (data de validade).
• Atualizar as instruções de trabalho para os montadores.

3. Planejamento de necessidades de material (MRP II)

Essa é a calculadora. Ela analisa o Master Production Schedule (o que você deseja construir) e o BOM (o que é necessário para construí-lo) e informa às compras exatamente o que comprar e quando. Na manufatura discreta, o momento é crítico para minimizar o dinheiro acumulado no estoque.

4. Controle de chão de fábrica (SFC)

Esse recurso monitora o status da produção em tempo real. Ele registra a hora em que um funcionário entra em um trabalho e a hora em que ele sai dele usando códigos de barras ou RFID. Essas informações são essenciais para determinar o custo real da mão de obra e fornecer aos clientes as datas de entrega corretas.

5. Gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM) Integração

No caso dos fabricantes de ETO e MTO, a fase de projeto está incluída no lead time. A combinação do software CAD/PLM com o ERP garantirá que, assim que um engenheiro aprovar um projeto, a lista técnica será enviada automaticamente para o setor de compras e não haverá erros na inserção manual de dados.

O futuro da manufatura discreta: Integração da Indústria 4.0 e IA

Os dias das linhas de montagem “burras” acabaram. O que é automação discreta na era moderna? É a Indústria 4.0 que está transformando a manufatura discreta de forma maciça. A fusão da produção física com a tecnologia digital, impulsionada por automação discreta, A empresa, que está formando “fábricas inteligentes”, onde a análise de dados e a IA ocupam o centro do palco.

1. O Internet das Coisas (IoT)

As máquinas estão sendo equipadas com sensores que transmitem dados em tempo real. Isso implica que, em um ambiente discreto, a máquina CNC pode informar ao sistema ERP que uma broca está cega e precisa ser substituída antes de quebrar e danificar uma peça. Isso faz com que a manutenção passe de “reativa” (consertar quando quebra) para “preditiva”.”

2. Inteligência Artificial (IA) em Controle de qualidade

A inspeção visual é tediosa e sujeita a erros humanos. Atualmente, os sistemas de visão computacional alimentados por IA estão sendo usados para escanear produtos na linha de montagem. Esses sistemas são capazes de identificar arranhões microscópicos ou parafusos faltantes em milissegundos, e o controle de qualidade é garantido sem diminuir a velocidade da linha.

3. Gêmeos digitais

Um gêmeo digital é uma simulação computadorizada do produto físico ou até mesmo da linha de produção.

• Gêmeo do produto: Os engenheiros podem simular o desempenho de um motor de carro sob aquecimento antes que uma única peça de metal seja fundida.
• Gêmeo de produção: Os gerentes podem simular o efeito da adição de um novo robô à linha. Ele aumentará a produtividade ou apenas criará um gargalo na estação de embalagem? Esse recurso de simulação permite a otimização sem riscos.

4. Manufatura aditiva (impressão 3D)

Embora a impressão 3D tenha começado como uma ferramenta de prototipagem, ela está passando para a produção real de manufatura discreta. Ela permite a criação de geometrias que são impossíveis com a usinagem tradicional. Além disso, ela apoia o objetivo final do “Batch Size One” - criar um produto totalmente personalizado pelo custo de um produto produzido em massa.

5. A cadeia de suprimentos conectada

A manufatura discreta no futuro vai além da fábrica. A integração do blockchain e da nuvem permite que os fabricantes tenham uma visão geral do estoque de seus fornecedores. Quando um fornecedor estiver sem estoque de aço, a IA do fabricante poderá desviar automaticamente os pedidos para um fornecedor alternativo, e o processo de montagem discreta não perderá o ritmo.

Conclusão

A manufatura discreta é o motor da economia moderna, responsável pelas ferramentas, veículos e dispositivos que definem nossa vida cotidiana. A ideia principal, que é reunir componentes separados em uma unidade funcional, é fácil, mas o processo é uma cacofonia de logística, engenharia e gerenciamento de dados complicados.

As empresas que sairão vitoriosas à medida que o setor mudar para a produção de alto mix e baixo volume e incorporar novas tecnologias de IA e IoT serão aquelas que dominarão os princípios básicos: uma sólida lista técnica, uma forte estratégia de cadeia de suprimentos e a capacidade de ajustar seus modelos de produção às necessidades em constante evolução do mercado.