Compreendendo os fundamentos do estudo do tempo e do movimento na engenharia industrial

Compreendendo os fundamentos do estudo do tempo e do movimento na engenharia industrial

Estudos de tempo e movimento têm sido uma pedra angular da engenharia industrial, fornecendo uma metodologia sistemática para analisar processos de trabalho, aumentar a produtividade e reduzir desperdícios. Ao quebrar tarefas em seus elementos constituintes e medir o tempo necessário, os engenheiros podem identificar ineficiências, padronizar procedimentos e projetar ambientes de trabalho que maximizam o desempenho humano. Este artigo explora os princípios fundamentais, desenvolvimento histórico, metodologias, aplicações e adaptações modernas de estudo de tempo e movimento, oferecendo um guia abrangente para os praticantes e estudantes.

O que é um estudo de tempo e movimento?

Um estudo de tempo e movimento é uma técnica de observação estruturada utilizada para examinar os métodos e duração das tarefas de trabalho. Combina duas análises complementares: ]estudo de tempo, que mede o tempo necessário para completar cada elemento de tarefa, e estudo de emoção, que examina os movimentos físicos envolvidos para eliminar esforços desnecessários. Juntos, fornecem uma base orientada por dados para melhorar a eficiência, estabelecer padrões de desempenho e projetar locais de trabalho ergonômicos.

O objetivo principal é identificar a maneira mais eficiente de realizar uma tarefa minimizando a fadiga e maximizando a saída. Essa abordagem está enraizada nos princípios da gestão científica pioneira por Frederick Winslow Taylor e posteriormente refinada por Frank e Lillian Gilbreth, que introduziu o estudo de movimento como uma disciplina por si só.

Contexto Histórico

As raízes do estudo do tempo e do movimento remontam ao final do século XIX e início do século XX. Os estudos do tempo de Frederick Taylor em Midvale Steel e Bethlehem Steel focaram em medir “um trabalho de dia justo” e estabelecer sistemas de pagamento de taxa de peça. Seu trabalho enfatizou o uso de cronômetros e observação precisa para definir padrões de produção. Enquanto isso, Frank Gilbreth, um pedreiro virou engenheiro, desenvolveu estudo de movimento filmando trabalhadores e analisando seus movimentos. Ele e sua esposa Lillian, um psicólogo, identificou 18 movimentos fundamentais da mão (outros) que poderiam ser usados para analisar qualquer tarefa manual. Sua colaboração estabeleceu o trabalho de base para a simplificação do trabalho moderno e ergonomia.

A combinação do estudo do tempo de Taylor e do estudo do movimento de Gilbreth tornou-se conhecida como “estudo do tempo e do movimento” e foi amplamente adotada na fabricação durante o início do século XX. Hoje, essas técnicas evoluíram com tecnologia, mas permanecem essenciais para o aperfeiçoamento do processo em indústrias que vão desde a saúde à logística.

Componentes-chave do estudo do tempo e do movimento

Um estudo aprofundado de tempo e movimento envolve vários componentes integrados, cada um contribuindo para uma compreensão holística dos processos de trabalho.

Medição de Tempo

A medição do tempo é o processo de gravação da duração necessária para executar cada elemento de uma tarefa. Tradicionalmente, isto foi feito com um cronômetro (tempo contínuo ou snapback). Os métodos modernos incluem coleta eletrônica de dados, análise de vídeo e sistemas de tempo predeterminados (PTS), como Medição de Tempo de Métodos (MTM) e arranjo modular de padrões de tempo predeterminados (MODAPTS). Estas ferramentas permitem aos engenheiros capturar tempos de ciclo, tempos padrão e classificações de desempenho com alta precisão. A medição do tempo também é responsável por licenças como fadiga, atrasos e necessidades pessoais.

Análise de Movimentos

A análise de movimentos foca nos movimentos humanos envolvidos em uma tarefa. O sistema de Therbligs de Gilbreths, como busca, seleção, apreensão, transporte, retenção, liberação e inspeção, fornece um vocabulário para descrever movimentos. Ao analisar sequências de Therblig, os engenheiros podem identificar movimentos desnecessários (por exemplo, caminhada excessiva, flexão ou alcance) e redesenhar fluxos de trabalho para minimizar o esforço. Hoje, a análise de movimentos é realizada com frequência usando gravação de vídeo e software que rastreia padrões de movimento, permitindo avaliações ergonômicas e otimização de layout do local de trabalho.

Avaliação do Método de Trabalho

Este componente envolve um exame crítico dos procedimentos de trabalho atuais. Os engenheiros avaliam a sequência de operações, as ferramentas e equipamentos utilizados, o layout do local de trabalho e as condições ambientais. O objetivo é identificar resíduos em suas várias formas – movimento, espera, transporte, superprocessamento e retrabalho. Técnicas como fluxogramas, gráficos de processos operacionais e gráficos de múltiplas atividades são comumente usados para documentar e avaliar métodos. O resultado é uma linha de base contra a qual as melhorias podem ser medidas.

Execução das melhorias

O componente final é a implementação de mudanças derivadas dos achados do estudo, que podem envolver a reformulação de estações de trabalho, alteração da colocação de ferramentas, introdução de gabaritos ou dispositivos, revisão de procedimentos ou reciclagem de trabalhadores. A implementação bem-sucedida requer colaboração com operadores, supervisores e gestores para garantir que as mudanças sejam práticas e aceitas. Estudos de acompanhamento confirmam o impacto de melhorias e identificam quaisquer consequências não intencionais.

Metodologias: Estudo do Tempo vs Estudo da Moção

Embora frequentemente utilizado em conjunto, estudo de tempo e estudo de movimento podem ser realizados separadamente, dependendo dos objetivos. O estudo de tempo é principalmente quantitativo – produz dados sobre durações e taxas de saída. O estudo de movimento é qualitativo – foca na eficiência dos movimentos e na redução da fadiga. Ambas as metodologias dependem de observação cuidadosa e registro sistemático.

Técnicas de Estudo do Tempo

• Homegrama contínuo: O cronômetro é executado continuamente, e o engenheiro registra o tempo cumulativo no final de cada elemento. Este método é simples, mas pode introduzir erro humano na leitura de tempos divididos.
• Snapback Timing:] O cronômetro é reiniciado no final de cada elemento, gerando tempos de elementos diretos. Isto requer mais habilidade, mas reduz erros de cálculo.
• Sistemas de Tempo Predeterminado (PTS): Em vez de medição direta, são usados tempos padrão para movimentos fundamentais. MTM, por exemplo, atribui valores de tempo para alcançar, agarrar, mover e posicionar movimentos, permitindo que os engenheiros construam tempos de tarefa de um banco de dados. PTS elimina a necessidade de estudos de cronômetro e reduz a variabilidade devido ao ritmo do operador.
• Estudo de Tempo baseado em vídeo: As operações de gravação em vídeo permitem que os engenheiros revejam e que os elementos de tempo off-line, melhorando a precisão e permitindo análise de movimento detalhada simultaneamente.

Técnicas de Estudo de Movimento

• Análise de Therblig:] Identificar e rotular cada movimento em termos de 18 terbligs. Terbligs desnecessários (por exemplo, “pesquisa” devido ao layout pobre) são alvo de eliminação.
• Diagramas de Fluxo e Diagramas de Cordas: O trabalhador de mapeamento ou movimento material em uma planta de chão para identificar distâncias de viagem e retroceder.
• Simo Charts (Simultaneous Motion Charts): Gráficos que registram os movimentos de ambas as mãos simultaneamente, revelando tempo de inatividade ou cargas de trabalho desequilibradas entre membros.
• Listas de verificação ergonómicas:] Avaliar postura, força, repetição e alcance para reduzir a tensão musculoesquelética.

Aplicações nas Indústrias

Os estudos de tempo e movimento não se limitam à fabricação. Seus princípios se aplicam onde quer que o trabalho humano seja realizado. Abaixo estão exemplos de setores principais:

Fabricação

Nas fábricas, estudos de tempo e movimento são usados para definir taxas de produção padrão, projetar linhas de montagem, equilibrar cargas de trabalho e reduzir o tempo de ciclo. Por exemplo, uma fábrica de montagem automotiva pode usar o estudo de movimento para reorganizar a colocação da ferramenta e reduzir o tempo de caminhada do operador, melhorando diretamente o rendimento. Esses estudos também apoiam iniciativas de fabricação magra, como eventos kaizen e mapeamento de fluxo de valor.

Cuidados de saúde

Em hospitais e clínicas, estudos de tempo e movimento ajudam a otimizar os fluxos de trabalho clínicos. Um estudo pode analisar o tempo que os enfermeiros gastam com documentação versus cuidados com pacientes, levando a uma melhor alocação de tarefas ou a introdução de ferramentas digitais.A análise de movimentos de procedimentos cirúrgicos pode reduzir movimentos desnecessários, encurtar os tempos de operação e melhorar os resultados.A abordagem também é utilizada em serviços de emergência para reduzir os tempos de espera e melhorar o fluxo de pacientes.

Logística e Armazenagem

Os centros de distribuição dependem de estudos de tempo e movimento para projetar rotas de coleta eficientes, determinar alturas ideais de bin e definir padrões de desempenho para os catadores de pedidos. Ao analisar distâncias e caminhos de viagem, os engenheiros podem reduzir o tempo de coleta em 10-30%, reduzindo diretamente os custos de trabalho. Empresas como a Amazon usam estudos de tempo sofisticados para refinar seus layouts de armazém e sistemas robóticos.

Serviços e Ambientes de Escritório

Embora menos comum em configurações de colarinho branco, os princípios de tempo e movimento podem ser adaptados para operações de serviço. Por exemplo, um call center pode analisar o tempo médio de manuseio e o movimento de comutação entre aplicações de software. Em um escritório, o estudo de procedimentos de arquivamento e entrada de dados pode levar a melhorias ergonômicas e tempo de processamento reduzido. No entanto, deve-se ter cuidado para evitar prejudicar a autonomia e satisfação do trabalho.

Benefícios da condução de estudos de tempo e movimento

Organizações que investem em estudos de tempo e movimento normalmente realizam benefícios operacionais e humanos significativos.

• Eficiência e Saída aprimoradas: Ao eliminar movimentos desperdiçados e balancear cargas de trabalho, a mesma entrada de trabalho produz maior produção. Os tempos padrão fornecem um benchmark para melhoria contínua.
• Melhor Utilização dos Recursos: Os estudos revelam equipamento subutilizado ou excesso de pessoal, permitindo a realocação dos recursos, o que reduz os custos de capital e melhora o retorno dos investimentos.
• Reduzido Fadiga e Deformação para Trabalhadores: Melhorias ergonômicas da análise de movimento diminuem o estresse físico, levando a menos lesões e maior moral. Os trabalhadores são menos propensos a experimentar lesões de esforço repetitivo quando movimentos desnecessários são removidos.
• Aumento da segurança no local de trabalho: Identificar posturas estranhas e movimentos de alto risco permite aos engenheiros redesenhar elementos de trabalho para evitar acidentes. Melhorias de segurança também reduzem os custos de compensação e tempo de inatividade.
• Procedimentos de trabalho padronizados: Métodos consistentes garantem qualidade e facilitam o treinamento. Novos funcionários podem aprender as melhores práticas padronizadas rapidamente, reduzindo a curva de aprendizagem.
• Tomada de decisão orientada por dados: Os dados do estudo do tempo fornecem evidências objetivas para planos de pagamento, níveis de pessoal e mudanças de processo, reduzindo a dependência em intuição ou adivinhação.

Limitações e Críticas

Apesar de sua efetividade, estudos de tempo e movimento têm limitações e têm enfrentado críticas ao longo das décadas.

• Resistência do trabalhador: Os estudos podem ser percebidos como vigilância ou como uma ferramenta para acelerar o trabalho sem compensação correspondente. Sem comunicação e envolvimento adequados, os funcionários podem resistir ou manipular dados de tempo.
• Variabilidade no Desempenho Humano:O desempenho humano varia devido à fadiga, habilidade e motivação.Os estudos não podem capturar esta variabilidade sem grandes tamanhos de amostra e cálculos cuidadosos de licenças.
• Foco em Tarefas Repetitivas: A abordagem é mais eficaz para tarefas de curto ciclo, repetitivas. Trabalho complexo ou cognitivo com alta variabilidade é difícil de ser analisado e com métodos tradicionais.
• Potencial para desumanização: Os críticos argumentam que tratar os trabalhadores como componentes de máquina pode desmoralizar a força de trabalho. A ênfase deve ser na melhoria da vida profissional, não apenas extrair mais saída.
• Desafios de Implementação: Melhorias identificadas em um estudo podem exigir investimento de capital significativo ou mudança organizacional que nem sempre é viável.

Para enfrentar essas limitações, a prática moderna envolve ergonomia participativa, comunicação transparente e uso do estudo do tempo e movimento como parte de programas de melhoria contínua mais amplos do que como mecanismo de controle autônomo.

Ferramentas e Tecnologias Modernas

A tecnologia transformou como os estudos de tempo e movimento são conduzidos. Os cronômetros tradicionais e as paralelepípedos deram lugar a ferramentas avançadas que melhoram a precisão, reduzem o erro humano e permitem a análise em tempo real.

Software de Análise de Vídeo

A gravação digital de vídeo combinada com software de análise (por exemplo, Noldus Observer, Ulead, módulos de análise de movimento) permite que os engenheiros capturem movimentos de quadros a quadros. Estes programas podem automaticamente rastrear os terbligs, calcular os tempos de ciclo e gerar estatísticas. Eles também facilitam simulações "e se" permitindo que o usuário reordene movimentos ou mude distâncias.

Sistemas de tempo predeterminados (PTS)

As bases de dados de PTS modernas como MTM-1, MTM-2 e MODAPTS são amplamente utilizadas em todas as indústrias. Eles fornecem tempos padrão para movimentos básicos (por exemplo, alcançar legnths, tipos de captura) derivados de pesquisas extensas. Usando PTS elimina a necessidade de observação direta e reduz a variabilidade devido ao ritmo do operador. Eles são especialmente úteis para projetar novos processos antes de serem implementados.

Sensores de uso e IoT

Dispositivos de uso como trajes de captura de movimento, relógios inteligentes e acelerômetros podem coletar dados cinemáticos detalhados durante o trabalho. Combinados com aprendizado de máquina, esses sensores podem identificar automaticamente movimentos desperdiçados ou riscos ergonômicos. estações de trabalho habilitadas para ioT podem registrar tempos de ciclo e desvios de bandeira em tempo real, permitindo monitoramento contínuo sem a presença de um analista.

Gêmeos digitais e Simulação

Os engenheiros podem construir modelos digitais duplos de estações de trabalho e executar simulações usando software como FlexSim ou AnyLogic. Estas ferramentas permitem a experimentação virtual com diferentes métodos, layouts e horários. Tempo e movimento de dados de alimentação para a simulação para prever melhorias de desempenho antes de mudanças físicas são feitas, reduzindo o risco e o custo.

Essas tecnologias estão tornando o estudo de tempo e movimento mais acessível, escalável e integrado a outros fluxos de dados, como sistemas de produção e gestão de qualidade.

Realizando um Estudo de Tempo e Movimento Práticos: Um Delineamento Passo a Passo

Para os profissionais que se preparam para realizar um estudo, as seguintes etapas fornecem uma abordagem estruturada:

1. Defina o objetivo: Indicar claramente o que você quer alcançar: reduzir o tempo de ciclo, equilibrar uma linha, melhorar a segurança ou estabelecer padrões. Envolver as partes interessadas para garantir o alinhamento.
2. Selecione a tarefa e o operador: Escolha uma tarefa repetitiva e bem definida. Selecione operadores que são experientes e dispostos a participar. Obtenha o consentimento informado e explique o propósito.
3. Documento o método atual:] Use fluxogramas, diagramas de processo e vídeo para capturar o procedimento existente. Observe o layout, ferramentas e condições do local de trabalho.
4. Quebrar a tarefa em elementos: Dividir a tarefa em elementos distintos e mensuráveis (por exemplo, “alcançar por parte”, “parte de grasp”, “parte de movimento para fixação”). Elementos devem ter pontos de início e fim claros e devem ser curtos o suficiente para o tempo individualmente (normalmente 2-10 segundos).
5. Medida e Tempos de gravação: Use equipamento de tempo apropriado (stopwatch ou vídeo). Grave pelo menos 10-20 ciclos para obter uma média confiável. Também recorde a classificação de desempenho (rápido do trabalhador em relação a um ritmo normal).
6. Analisar os Padrões de Movimento: Usando a análise de termos ou checklists ergonómicos, identificar movimentos ineficientes. Procure oportunidades para combinar, eliminar ou simplificar movimentos.
7. Calcular Tempo Padrão: Normalizar os tempos observados aplicando a classificação de desempenho. Adicione licenças para tempo pessoal, fadiga e atrasos para chegar ao tempo padrão para a tarefa.
8. Desenvolver Recomendações: Propor alterações ao método, layout, ferramentas ou sequência. Estimar o impacto esperado sobre o tempo de ciclo, qualidade e ergonomia.
9. Implementar e Seguir: Trabalhar com operadores e supervisores para realizar alterações. Realizar um estudo pós-implementação para verificar melhorias e fazer ajustes.

Conclusão

O estudo do tempo e do movimento continua sendo uma disciplina indispensável na engenharia industrial, oferecendo um quadro comprovado para a compreensão e melhoria do trabalho. Seus fundamentos – observação científica, medição metódica e design centrado no homem – são tão relevantes hoje quanto eram há um século. Ao combinar o rigor da medição do tempo com a análise perspicaz do movimento, as organizações podem alcançar maior produtividade, custos reduzidos e locais de trabalho mais seguros e satisfatórios. No entanto, a aplicação bem-sucedida requer sensibilidade às preocupações dos trabalhadores, um compromisso com a melhoria contínua e uma abertura à tecnologia moderna. Em uma era de automação e digitalização, o elemento humano do trabalho permanece crítico, e o estudo do tempo e movimento fornece as ferramentas para projetar sistemas que respeitem e melhorem a capacidade humana.

Para leitura posterior, explore recursos do Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) sobre normas de trabalho, o Instituto de Empresas de Lean] sobre redução de resíduos e revistas acadêmicas como Jornal Internacional de Ergonomia Industrial. Guias práticos sobre sistemas de tempo predeterminados estão disponíveis na Associação MTM.