A busca contínua de eficiência produtiva é importante e a utilização de métodos e técnicas efetivas de manufatura, como alternativa essencial para se melhorar a produtividade e reduzir custos de sistemas produtivos se faz imperativa. Um dos métodos que auxiliam nessa busca contínua de racionalizar os processos produtivos são as técnicas de simular computacionalmente cenários futuros usando-se conceitos do Lean como norteadores. Logo, o objetivo do presente trabalho é aplicar a simulação computacional e implementar melhorias guiadas pelo Lean Thinking em uma linha de produção de motores de combustão. O método de pesquisa empregado foi a pesquisa-ação e na condução da presente pesquisa foram coletados dados reais, principalmente tempos de processamento e setup, sobre a linha de produção por meio de uma metodologia sistmática de cronoanálise, além de entrevistas com gerentes e supervisores de produção a fim de identificar as principais causas que influenciavam no não atingimento da produtividade esperada. Após a implementação das melhorias, foi constatado um aumento de 28% nas atividades agragadoras de valor.