Automação de Processos

Industriais*

Automação Rígida e

Automação Flexível

*Moraes, C.C.; Catrucci, P.L. Engenharia de Automação Industrial. Ed. LTC, Rio de Janeiro – RJ, 2001.

Black, J.T. O Projeto da Fábrica Com Futuro. Ed. Bookman, Porto Alegre - RS, 1998.

Automação da Manufatura

2

SPMISistema

Produtivo de

Manufatura Integrada

10 passos para atingir a Integração dos Sistemas de Manufatura(Black, 1991)

Definições

�Automação

�Tecnologia relativa à aplicação de sistemas mecânicos, hidráulicos, elétricos, eletrônicos e computadorizados para a operação e controle de um sistema de produção.

�Sistema apoiado nos uso de computadores para a substituição do trabalho humano, com soluções rápidas e econômicas, para atingir objetivos dos sistemas produtivos.

3

�Controle automático da fabricação de um

produto através de sucessivos estágios

�Técnica que se vale de aparelhos e

procedimentos aptos a fazer a produção

sempre menos dependente do trabalho e

da avaliação do homem, de modo a poupar

deste a fadiga mental e intelectual

�Tecnologia distinta da mecanização,

estando centrada na substituição ou

auxílio ao esforço mental humano.

Definições

4

Arquitetura da Automação

Industrial*

Controladores programáveis, comandos, máquinas, motores,

inversores

Controle do processo produtivo

Logística, programação/planejamento,

controle de suprimentos

Gerenciamento dos recursos da empresa,

vendas, finanças, custos

Supervisão e interface homem-

máquina

Nível 1

Nível 2

Nível 3

Nível 4

Nível 5

*Moraes, C.C.; Catrucci, P.L. in: Engenharia de Automação Industrial. Ed. LTC, Rio de Janeiro – RJ, 2001. pág. 17

Pirâmide da Automação

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Elementos da Automação

Industrial

�Máquinas e sistemas de usinagem

�Máquinas e sistemas de montagem

�Robôs e manipuladores industriais

�Sistemas de estocagem

�Sistemas de inspeção

�Sistemas de controle de informações

�Sistemas de controle de processos e de produção

�Sistemas de apoio à tomada de decisões

�Etc.6

Razões Para a Automação

Industrial

�Repetibilidade e qualidade na produção

�Realização de tarefas impossíveis ou agressivas ao homem

�Rapidez de resposta ao atendimento da produção

�Redução dos custos de produção

�Redução da área de fabricação

�Restabelecimento mais rápido do sistema produtivo

�Possibilidade de introdução de sistemas interligados

7

�A Automação melhora o desempenho

do processo produtivo?

�A Automação Gera desemprego?

�A Automação necessita de altos

investimentos?

�A Automação deve ser o primeiro

passo rumo à modernização

industrial?

Questões Freqüentes no

Processo de Automação

8

Outras Questões Importantes

�Qual é o tipo de sistema automático

mais adequado para ser utilizado?

�Qual é a melhor estratégia de

automação que pode ser adotada?

�Qual é a relação entre o nível de

automação de um sistema produtivo

e seu desempenho?

9

Estratégias de Automação

�Especialização de Operações

�Operações combinadas/simultâneas

�Integração de Operações

�Redução dos tempos de montagem

�Melhoria de movimentação de materiais

�Controle e otimização de processos

�Base de Dados computadorizada para o controle de manufatura 10

Adequação do Uso de

Sistemas Automatizados

�Volume de produtos que serão

atendidos

�Diversidade de itens/componentes

�Ciclo de vida dos produtos

�Possibilidades de padronização

�Flutuações na demanda

11

Riscos do Processo de

Automatização

�Automatizar os problemas

�Fazer o errado mais depressa

�Automatizar o complicado

�Executar com eficiência operações

desnecessárias

�Ser administrador altamente

competente da ineficiência

�Aumentar a produtividade dos erros12

Recomendações Básicas Para

o Processo de Automatização

�Simplificar as atividades

�Eliminar todos os problemas do setor antes de partir para a automação

�Buscar uma solução abrangente�visão do processo produtivo por completo

�objetivar a integração das soluções

�Modularizar os investimentos

�Preparar os recursos humanos para lidar com a automação

�Situação Ideal�re-investir o retorno financeiro nos estágios posteriores de automação 13

Automação Rígida x

Automação Flexível

�Automação rígida�Tipo de automação com configurações de equipamentos específicos para atender a objetivos limitados (Ex.: Linhas Transfer)

14

�Automação flexível (ou programável)

�Tipo de automação com configurações de equipamentos que podem ser alteradas para atender a uma gama maior de objetivos (Ex.: Máquina CNC)

Automação Rígida x

Automação Flexível

15

�Automação Rígida

�Seqüência de Operações definida pela

configuração do equipamento

�Automação Flexível (ou

Programável)

�Seqüência de operações definida por

um programa de instruções.

Automação Rígida x

Automação Flexível

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Automação Rígida (Fixa)

�Alto custo inicial

�Indicada para produção de volumes elevados

�Realiza operações simples e básicas

�Possibilita a integração e a coordenação de grande número de operações simultâneas

�Qualquer tipo de alteração no processo é difícil de ser implementada

17

Automação Rígida (Fixa)

18

Automação Flexível

(Programável)

�Alto custo inicial

�Capacidade de alterar a seqüência de

operações para produtos diferentes

�Adequada para produção de

pequenas e médias quantidades e

com alta diversificação de produtos

�O sistema pode ser reprogramado

para alterar a seqüência de

operações 19

Elementos de Automação da

Manufatura

Fonte: www.mecanicaonline.com.br

20

Sistemas Flexíveis de

Manufatura (FMS)

�Sistema Automatizado de Manufatura Reprogramável

�Sistemas convencionais de manufatura foram marcados por duas situações distintas:

�Diversificação X Baixo custo, com baixos volumes.

�Elevados volumes X Baixos custos, sem ter, no entanto, diversificação.

�Os Sistemas Flexíveis de Manufatura devem atender a essas duas situações simultaneamente.

21

Sistemas Flexíveis de

Manufatura (FMS)

�Máquinas NC potencialmente independentes

�Sistemas automatizados de carga-descarga e transporte de materiais

�Sistema de controle geral que engloba máquinas e sistemas de transporte

Sistemas Flexíveis de

Manufatura (FMS)

�Situações encontradas nos FMS

�Produção de grande variedade de peças de precisão

�Presença de sistema de controle geral -DNC

�Presença de sistemas de manuseio e transporte de materiais (MHS)

�Existência de uma rede de comunicação envolvendo todos os elementos

Componentes dos FMS

�Máquinas CNC

�Sistemas Automáticos de Armazenamento e Transporte�Veículos Auto-Guiados (automated guided vehicles - AGVs)

�Esteiras transportadoras

�Sistemas automáticos de estocagem (Automated storage and retrieval systems -AS/RS)

�Robôs Industriais

�Sistemas de Controle (Softwares)

�Sistemas de Informação24

Componentes dos FMS

�Outros elementos dos FMS

�Tecnologia CNC para processo

�Sistemas de TRF (troca rápida de ferramentas)

�Dispositivos flexíveis de fixação

�Gerenciamento das operações (Schedulling)

Sistema Flexível de Manufatura

PeçasProdutosAcabados

Carga Descarga

ControleCentral (DNC)

Terminal

CNC CNC

Ferramentas

Esteira

Pallet

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Sistemas Flexíveis de

Manufatura - Características

�E.T.s Programáveis

�Controle efetuado por uma rede comum (common computer network)

�Combina flexibilidade com eficiência

�Reduz tempos de set-up e de fila

27

Sistemas Flexíveis de

Manufatura (FMS)

�Benefícios encontrados nos FMS

�Redução de custos de produção

�Aumento da velocidade de

resposta às demandas do mercado

�Aumento na flexibilidade

Classificação de Problemas

relacionados aos FMS�Análise estratégica e de viabilidade econômica�Planos de negócios e planejamento estratégico de longo prazo.

�Projeto da Fábrica�Alinhamento com o Planejamento Estratégico a fim de alcançar os objetivos de longo prazo.

�Planejamento de médio prazo�Decisões referentes ao plano de produção e ao horizonte de produção.

�Planejamento dinâmico do Sistema de Produção

29

Problemas dos FMS

� Seleção da peça/produto

�seleção das peças/produtos que serão produzidos no FMS dentro do Planejamento da Produção.

�Devem existir as de processamentos simultâneos e as de processamentos seqüenciados.

� Agrupamento das E.T.s

�Agrupar os equipamentos para atender à TG.

� Programação (carga-máquina)

�alocar as operações e o ferramental às E.T.s.

� Controle

�prover instruções para o controle do FMS e formas de monitorar o seu funcionamento. 30

Tecnologia da Informação

�Sistemas de Informações Gerenciais (SIG)� trabalham com grandes quantidades de dados e informações

�Sistemas de Apoio à Decisão (SAD)�auxiliam no processo de tomada de decisão

�Sistemas Especialistas�Sistemas de decisão baseados em conhecimentos de especialistas

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Inteligência Artificial

�Redes Neurais� emulações de ações cerebrais

�Algorítimos Genéticos� baseados em capacidades adaptativas naturais

�Fuzzy logic (Lógica nebulosa)� simula a habilidade humana para lidar com ambigüidades e tomar decisões

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Formas de Comunicação

Avançada

�Electronic data interchange (EDI)

�Internet

�Wireless communications

�Teleconferências

�Códigos de Barras

�Realidade Virtual

�Etc.

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Tecnologias de Manufatura

�Máquinas NC (Numerical Controlled)� Controladas por fitas perfuradas

�Máquinas CNC (Computer Numerical Controlled)

� Controladas por computador (interno ou externo)

�Controle Numérico Central (Direct numerical control - DNC)

� diversas máquinas NC controladas por um único computador

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Movimentação e Armazenagem

Automatizadas

�Esteiras

�AGVs (Automated guided vehicle)

�Sistemas de estocagem automática (AS/RS)

�Etc.

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Robótica

�Manipuladores programáveis

�Seguem caminhos específicos

�Substituem seres humanos em tarefas

� em ambientes hostis

� de longa duração

� em que se necessita consistência e resistência

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Manufatura Integrada por Computador (Computer Integrated

Manufacturing - CIM)

� Integração entre projeto, manufatura & expedição por meio da technologia da informação e de computadores

� CAD - utiliza software para criar e modificar projetos

� CAM - utiliza a automação programável na manufatura

� CAE - relaciona aspectos functionais do projeto ao CAD

� CAPP - cria Planos de Procasso para o CAM

� GT- classifica e agrupa peças e produtos

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Componentes do CIM

CIM

Productdesign

Manufacture

Processplanning

Systemsmanagement

RoboticsFMSNC/CNC/

DNCCells

and centersAutomatedinspection

AGV,ASRS

JIT/kanban

DSS/ES/AI

LAN, TOP,satellites

TQM

Bar codes,EDI

MRP

GTCAECADIGES,PDES,DMIS

DFM

Cellularmanufacturing

MAP,STEP

CAD/CAM

CAPP

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