Kanban: o que é, kanban de produção, cálculo dos cartões e planilha

O kanban de produção é o sistema de cartões que faz a fábrica produzir só o que o processo seguinte consumiu. A caixa esvazia, o cartão volta, e só então alguém fabrica ou busca a reposição. Parece simples, e é. O difícil está em duas contas que quase ninguém faz direito: quantos cartões colocar em circulação e quando tirar alguns deles.

Passei uma semana numa imersão do Sistema Toyota em San Diego, com instrutores japoneses, e a parte mais fácil de descrever na volta foi o cartão. A parte que levei anos para entender foi outra. O número de cartões é uma decisão de gestão, e cada cartão a mais é estoque que esconde um problema que alguém prefere não ver.

Este guia é sobre o chão de fábrica. Ele mostra os dois tipos de cartão e o que vai escrito em cada um, o supermercado e o ponto de disparo. Também traz as seis regras de Ohno e o cálculo de kanban com a fórmula N = D × L × (1 + S) ÷ C. Depois vêm a implantação passo a passo, os indicadores, a comparação com o MRP e os erros que eu mais vejo. A planilha de dimensionamento que acompanha o artigo traz um exemplo de linha de montagem com 11 itens calculados.

O que é kanban de produção

Kanban de produção é um sistema de sinalização que autoriza um processo a produzir ou movimentar uma quantidade fixa de peças só quando o processo seguinte consumiu essa quantidade. Ele troca a ordem baseada em previsão pelo consumo real e limita o estoque ao número de cartões em circulação.

A palavra japonesa quer dizer algo como sinal ou placa. Na fábrica, o sinal é físico: um cartão plastificado preso a uma caixa, um triângulo de metal pendurado numa pilha, um espaço vazio pintado no chão. O que interessa é a regra por trás. Sem sinal, ninguém produz e ninguém movimenta.

É também a ferramenta que materializa a produção puxada. Se você chegou aqui procurando o quadro de tarefas de equipe, com colunas a fazer, fazendo e feito, essa é a versão ágil, e o artigo sobre o Scrum e o Kanban trata dele. Aqui o assunto é peça, caixa e máquina.

De onde vem: Taiichi Ohno e o supermercado

O sistema nasceu na Toyota, dentro do esforço de Taiichi Ohno para produzir carros em pequenos volumes e grande variedade sem afundar em estoque. Ohno conta no próprio livro que a ideia veio do supermercado americano. O cliente pega o que precisa na prateleira, e o repositor repõe só o que saiu. Trazido para a fábrica, o processo seguinte vira o cliente e o processo anterior vira o repositor.

Esse é um dos dois pilares do Sistema Toyota de Produção, o just in time, e o cartão é o instrumento que faz o just in time funcionar no chão. O alvo principal é a superprodução, que a Toyota trata como o pior dos oito desperdícios porque ela gera os outros: estoque, transporte, espera e defeito escondido no meio do lote.

No meu livro, o Guia Prático Lean Seis Sigma, eu coloco essa ferramenta entre as técnicas que reduzem a irregularidade do fluxo. Está no capítulo 29, “Eliminação de Desperdícios”, na seção sobre Mura, página 401. “Kanban: sistema visual que permite o gerenciamento e o controle do fluxo de trabalho, possibilitando regular o fluxo de trabalho e evitar o excesso ou a falta de trabalho em determinada área.”

Repare nas duas pontas da frase: excesso e falta. Cartão demais vira excesso, e cartão de menos vira falta. Todo o trabalho de dimensionamento que aparece mais adiante existe para achar o ponto entre as duas.

Os dois tipos de cartão: produção e retirada

O sistema clássico da Toyota usa dois cartões, e cada um fecha um laço. O cartão de produção diz ao processo fornecedor o que produzir e quanto. O cartão de retirada, também chamado de cartão de movimentação ou de transporte, autoriza alguém a buscar peças no supermercado e levar ao processo que vai consumir. O glossário do Lean Enterprise Institute descreve os mesmos dois tipos e acrescenta o terceiro, o kanban de sinal, que aparece numa seção própria mais abaixo.

O ciclo funciona assim. O abastecedor da montagem leva um cartão de retirada ao supermercado, pega uma caixa cheia, tira dela o cartão de produção e prende o cartão de retirada no lugar. O cartão de produção solto vai para o quadro do processo fornecedor. Esse cartão no quadro é a ordem de produção, e não existe outra. Quando a caixa nova fica pronta, ela volta ao supermercado com o cartão de produção preso.

O que vai escrito em cada cartão depende do laço. A tabela resume os campos que eu considero mínimos.

A numeração “7 de 27” parece detalhe de gráfica e é o campo que mais ajuda na auditoria do sistema. Com ela, qualquer pessoa conta os cartões em circulação e descobre na hora se algum sumiu ou se alguém imprimiu cartão a mais por conta própria.

O modelo da imagem está na aba Modelo de cartão da planilha, pronto para imprimir em A4 deitado, recortar e plastificar.

Supermercado e ponto de disparo

Supermercado, no Lean, é o estoque controlado que fica entre dois processos quando eles não conseguem trabalhar em fluxo contínuo. Cada item tem endereço fixo, quantidade máxima conhecida e caixas sempre do mesmo tamanho. A regra de saída é a primeira caixa que entrou, como no FIFO, para nenhuma peça envelhecer no fundo da prateleira.

Ele aparece no mapa do fluxo de valor do estado futuro sempre que o mapa mostra um trecho onde o fluxo contínuo não cabe. O motivo mais comum é um processo com setup longo, como prensa e injetora, alimentando uma linha que monta um pouco de cada modelo. Ou um processo que atende várias linhas ao mesmo tempo.

O ponto de disparo, também chamado de ponto de pedido, é o nível do supermercado em que a reposição já precisa estar a caminho. Ele vale o consumo durante o lead time de reposição mais a margem de segurança: D × L × (1 + S), em peças. Com cartão, cada caixa esvaziada dispara a reposição dela, e o ponto de disparo serve para conferir se o laço está saudável. No sistema de sinal, ele é o lugar exato da pilha onde o triângulo fica pendurado.

Um supermercado bem feito se lê de longe, como pede a gestão à vista. Prateleira com faixa verde, amarela e vermelha pintada na altura das caixas mostra ao supervisor, sem abrir sistema nenhum, qual item está perto de faltar.

As 6 regras do kanban segundo Ohno

Ohno resumiu as regras num quadro do livro O Sistema Toyota de Produção: além da produção em larga escala (publicado no Brasil pela Bookman). Em português direto, são estas.

1. O processo seguinte busca no anterior só a quantidade indicada no cartão. Quem consome vai buscar. Ninguém empurra peça para o posto seguinte.
2. O processo anterior produz na quantidade e na sequência dos cartões que chegaram. A fila do quadro é a programação.
3. Nada é produzido nem transportado sem cartão. Máquina parada por falta de cartão está cumprindo a regra.
4. O cartão anda sempre preso às peças. Caixa sem cartão no supermercado é estoque fora do sistema.
5. Peça com defeito não segue para o processo seguinte. O lote pequeno faz o defeito aparecer cedo, e o jidoka faz alguém parar para resolver.
6. Reduzir o número de cartões aumenta a sensibilidade do sistema aos problemas. Esta é a regra que transforma o sistema em ferramenta de melhoria.

As cinco primeiras dizem como operar. A sexta diz para que o sistema serve. Com estoque alto, a máquina que quebra uma hora por turno não faz falta a ninguém. Tire alguns cartões e a mesma quebra vira falta na montagem em dois dias. Dói, e é por isso que funciona.

Para o desenho de chão, eu acrescento duas regras práticas. Cartão perdido se repõe só com autorização de quem dimensionou, para não inflar o sistema escondido. E nenhum item entra no supermercado sem o cálculo da próxima seção registrado na planilha.

Cálculo de kanban: como calcular a quantidade de cartões

A fórmula mais usada para o cálculo de kanban é a que Yasuhiro Monden documentou no livro dele sobre o Sistema Toyota, publicado em 1983. O número de cartões de um laço é o consumo esperado enquanto a caixa é reposta, com a segurança somada, dividido pelo tamanho da caixa:

N = D × L × (1 + S) ÷ C, arredondado para cima

• D, demanda média diária. Peças por dia, de um período representativo e já nivelado. Use a média de algumas semanas, e não o pico do fim do mês.
• L, lead time de reposição. O tempo entre a caixa esvaziar e voltar cheia ao supermercado, em dias. Soma o cartão esperando no quadro, a fila, o setup, a produção e o transporte. Não confunda com o lead time do pedido do cliente.
• S, fator de segurança. Um percentual que cobre a variação da demanda e da reposição. Comece entre 10% e 20% e reduza conforme o processo estabiliza.
• C, tamanho do contenedor. Quantas peças cabem na caixa que circula com um cartão.

O resultado sai quase sempre quebrado e se arredonda para cima, porque meia caixa não existe. Daí saem mais três números que a planilha calcula. O estoque máximo vale N × C. A cobertura em dias é esse estoque dividido por D. O valor parado no supermercado é o estoque máximo vezes o custo unitário.

Exemplo: a hélice de uma linha de ventiladores

O exemplo da planilha é uma fábrica fictícia de ventiladores. A montagem final faz 480 ventiladores por dia em dois turnos de 8 horas, o que dá um takt time de 120 segundos. A injetora 2 fabrica a hélice de 40 cm e repõe uma caixa em 2 dias, contando a fila de moldes. Cada caixa leva 40 hélices, e a equipe adotou segurança de 10%.

A conta fica 480 × 2 × 1,10 ÷ 40 = 26,4, arredondado para 27 cartões. O estoque máximo é de 1.080 hélices, o que cobre 2,25 dias de montagem e deixa R$ 7.344 parados na prateleira pelo custo de R$ 6,80 a peça. O ponto de disparo fica em 1.056 peças.

O laço de retirada da mesma hélice tem outra conta. O abastecedor passa a cada 60 minutos e gasta meia hora no trajeto, então L = 1,5 hora. Dividido por 16 horas de trabalho, isso dá 0,094 dia. A conta fica 480 × 0,094 × 1,10 ÷ 40 = 1,24, arredondado para 2 cartões, com no máximo 80 hélices ao lado da linha. A planilha aceita lead time em horas e faz essa conversão sozinha.

O que a tabela dos 11 laços mostrou

Somados, os 11 laços da montagem dão 221 cartões e R$ 227.947,40 de estoque máximo. O número que chama atenção está numa linha só. O motor elétrico vem de fornecedor externo com 5 dias de reposição e segurança de 20%, e a conta dá 60 cartões, 6 dias de cobertura e R$ 167.040. Um item responde por 73% de todo o dinheiro parado.

Numa reunião como essa, a discussão costuma ir para o lado errado. Alguém sugere baixar a segurança do motor para 10% e economizar no papel. A tabela aponta outro caminho: o problema do motor é o lead time de 5 dias, e é nele que vale mexer. A segurança só cobre variação, e baixar segurança de item com fornecedor instável compra falta na montagem.

O kit de parafusos também acende o alerta de cobertura, com 12,5 dias. Aqui a decisão pode ser a oposta e deixar como está. O fornecedor só entrega caixa de 1.000 kits, e o estoque máximo inteiro vale R$ 5.100. Brigar por esse item custa mais tempo de gente do que ele imobiliza. Saber o que não atacar também é parte do dimensionamento.

Variações: kanban de lote e sinal triangular

Prensa e injetora com setup longo não conseguem trocar de produto a cada caixa. Para esses processos existe a versão por sinal, e a mais conhecida é a placa triangular de metal. Em vez de um cartão por caixa, o item tem um triângulo pendurado numa altura fixa da pilha. Quando o consumo chega nele, o triângulo vai para a máquina e autoriza a produção de um lote inteiro.

A conta muda um pouco. O ponto de disparo, em contenedores, sai da mesma conta do cartão, com o mesmo arredondamento. O lote vem do setup e é dado de entrada. O estoque máximo esperado fica perto do lote mais a sobra de segurança no momento do disparo. O estoque médio é metade do lote mais essa mesma sobra.

O suporte do motor é o caso que ensina. Com cartão, a prensa reporia 100 peças por vez e o máximo seria de 300. O setup longo obriga um lote de 2.400, e o estoque máximo vai para 2.520, oito vezes mais. O triângulo apenas mostra esse custo. Quem paga a diferença é o setup, e o caminho para reduzir é o SMED.

Simulação: quantos cartões saem quando o lead time cai

A aba Simulação e se responde à pergunta que todo gerente faz antes de aprovar um projeto: se o lead time cair, quanto estoque sai? No exemplo, dois projetos entram na conta. O primeiro é um SMED nas injetoras que derruba a reposição de 2 dias para 1. O segundo é um acordo com o fornecedor do motor para entregar a cada 3 dias em vez de 5.

Com os dois projetos, o sistema cai de 221 para 142 cartões. Saem 79 cartões, 3.240 peças e R$ 82.579,20 do estoque máximo. A hélice vai de 27 para 14 cartões, a grade de 36 para 18 e a base de 44 para 22. O botão seletor vai de 5 para 3 e libera 500 peças, quase o dobro da caixa dele, porque a caixa de 250 já era grande para o consumo.

A leitura financeira muda a prioridade. O SMED das quatro peças injetadas libera R$ 15.763,20. A entrega mais frequente do motor libera R$ 66.816, perto de 81% do total. Antes de chamar a equipe para uma semana de troca rápida, vale ligar para o comprador. Cada laço tem o seu lead time, e o mais caro nem sempre está dentro da fábrica.

A simulação mostra o potencial, e o ganho só aparece quando os cartões saem de circulação de fato. Reduzir o lead time e manter os 221 cartões rodando deixa o mesmo estoque na prateleira, agora com uma folga que ninguém usa.

Como implantar o kanban de produção em 7 passos

O sistema puxado é a última das fases do Lean, depois da estabilidade e do fluxo, e a ordem tem motivo. Puxar de uma máquina que quebra sem aviso só programa a falta. Na Votorantim Metais, o programa de manutenção autônoma que a gente tocava me ensinou essa ordem antes de eu saber o nome dela. Sem máquina confiável, o resto do sistema fica sem base.

1. Escolha os itens do piloto. Comece por peças de demanda alta e regular, produzidas internamente, com poucos modelos. Uma curva ABC por volume ajuda a separar quem entra primeiro. Item de demanda rara e irregular fica no planejamento tradicional por enquanto.
2. Nivele a demanda. Cartão sem heijunka recebe a demanda em ondas, e o cálculo feito com a média estoura no pico. Distribua o mix ao longo do turno antes de dimensionar.
3. Meça o lead time de reposição real. Cronometre o laço inteiro durante algumas semanas, do cartão chegando ao quadro até a caixa voltar cheia ao supermercado. O lead time de cadastro no sistema costuma ser otimista.
4. Dimensione e defina o supermercado. Calcule N para cada laço, escolha o contenedor, defina endereço e faixas de cor na prateleira, e imprima os cartões numerados.
5. Rode o piloto com quem opera. Treine operador, preparador e abastecedor nas seis regras. Durante as primeiras semanas, alguém do time acompanha o quadro todo dia e anota cada falta e cada cartão parado.
6. Ajuste e expanda. Recalcule com os dados do piloto e só então leve o sistema para os próximos itens. Mantenha a planilha como registro oficial do número de cartões.
7. Tire cartões aos poucos. Retire um ou dois cartões por item, observe onde o sistema reclama e resolva aquela causa. Depois retire mais um. É a sexta regra de Ohno virando rotina.

O passo 7 é o que separa um sistema que melhora de um que só substitui a ordem de produção. A primeira falta que aparece depois de tirar um cartão é uma boa notícia, porque mostra o próximo problema a resolver. É desse problema que sai o combustível do próximo projeto de melhoria.

Indicadores do kanban de produção

Quatro indicadores bastam para saber se o sistema está saudável. Todos saem do quadro e do supermercado, sem depender de sistema caro.

O cálculo do giro segue a mesma lógica do giro de estoque da empresa, só que medido por item e por supermercado. Faça a contagem física dos cartões uma vez por semana no começo e uma vez por mês depois que o sistema estabilizar.

Um padrão aparece com frequência nos primeiros meses. A falta cai a zero, o giro fica parado, e todo mundo comemora. Quase sempre isso significa que tem cartão demais no sistema, e a regra 6 está esperando para ser aplicada.

Kanban ou MRP: quando usar cada um

No capítulo 8 do livro, “Lean Manufacturing”, na página 66, eu escrevo que a produção puxada só ocorre se houver demanda, “tornando desnecessária a utilização do Planejamento da Necessidade de Materiais (MRP, do inglês Material Requirement Planning) para a produção”. A palavra que pesa é a última. Para comandar o chão, o cartão substitui a ordem do sistema. Para comprar com antecedência e planejar capacidade, o MRP continua necessário.

Na maioria das fábricas que funcionam bem, os dois convivem. O MRP calcula a necessidade de matéria-prima e de capacidade para os próximos meses, e o cartão executa a reposição no dia a dia. O artigo sobre sistemas MRP mostra como o plano é montado. A regra que evita confusão é uma só: item que roda por cartão não recebe ordem de produção do sistema.

Erros comuns no kanban de produção

• Cartão sem nivelamento. A fórmula usa a média. Se a montagem faz o modelo A na segunda e o B na sexta, o supermercado de A esvazia de uma vez e o fornecedor não acompanha. Primeiro heijunka, depois cartão.
• Cartões demais. Arredondar para cima, somar segurança alta e ainda colocar mais dois cartões por garantia. O sistema nunca falta, nunca melhora e vira um estoque com etiqueta.
• Lote grande por setup longo. Contenedor de 1.000 peças porque a troca de molde leva duas horas. O cálculo fica certo e o estoque fica enorme. A solução está no setup, e é por isso que SMED e sistema puxado costumam andar juntos.
• Lead time de cadastro no lugar do real. A conta herda o número do sistema, e o laço real leva o dobro. As faltas aparecem na primeira semana e o sistema leva a culpa.
• Cartão sem dono. Ninguém conta, ninguém confere, cartões somem e aparecem. A numeração e a contagem periódica resolvem.
• Dimensionar uma vez e nunca mais. Demanda muda de patamar, e o número de cartões precisa acompanhar. Recalcule pelo menos a cada trimestre ou quando a demanda média mudar mais de 10% a 15%.

Os cinco primeiros erros têm a mesma raiz: usar o cartão como substituto do planejamento, sem atacar a variação que ele deveria expor. Os 3M do Lean ajudam a enxergar isso, porque o sistema mal dimensionado esconde Mura com estoque.

Kanban eletrônico: quando o cartão vira leitura de código

Na versão eletrônica, o cartão físico vira um código de barras ou uma etiqueta lida no ponto de consumo. A leitura gera o sinal de reposição no sistema, que pode chegar ao fornecedor externo na hora. Funciona bem para itens comprados, fornecedores distantes e laços em que o cartão físico se perde demais.

O risco é perder o que o cartão tem de melhor, que é estar à vista. Um quadro na tela da sala do PCP não aparece para o operador da injetora. Antes de digitalizar, faça o sistema físico funcionar e mantenha algum sinal visual no chão, mesmo depois da integração com o ERP.

Por onde começar

Baixe a planilha e escolha um item com demanda alta e regular, produzido por uma máquina que não costuma parar. Meça o lead time de reposição real durante duas semanas, preencha a linha e compare o número de cartões com o estoque que existe hoje no chão. Essa comparação sozinha já costuma render uma boa conversa com o supervisor.

Se o fluxo ainda não está desenhado, comece pelo mapa do estado atual e pelo Lean Manufacturing como sistema. O kit de ferramentas Lean Manufacturing da Voitto traz as ferramentas em PDF preenchível, na ordem do PDCA.

No fim, o kanban de produção vale pelo cartão que você tira, e não pelo que você imprime. Os 221 cartões do exemplo são o retrato de hoje. O trabalho de verdade é chegar aos 142 sem faltar peça na montagem, e depois descobrir qual é o próximo cartão que dá para tirar.