Módulo 2/3: Automação nos Sistemas de Produção

Prof. André Pedro Fernandes Neto

2.1 Tecnologia e Processos

2.2 Tecnologias de processamento

2.3 Automação dentro dos processos produtivos

2.4 Máquinas e Equipamentos de Automação 2.5 Máquinas Individuais x Integração de processos 2.6 Custos na automação

2.7 Qualidade na automação

2.8 Avaliação da qualidade na automação

Módulo 2 - Automação de Processos

Produtivos Contínuos e Discretos

2.1 Tecnologia e Processos

Processo Contínuo Processo Discreto

Alta velocidade de produção, pouco

trabalho humano

Tempo de lead time grande, muito

trabalho humano no processo

Clara determinação de capacidade, uma

rotina, todos os produtos, baixa

flexibilidade

Capacidade não facilmente determinada

(diferentes configurações, rotinas

complexas)

Baixa complexidade do produto Produtos mais complexos

Baixo valor agregado Alto valor agregado

Tempos de parada causam grande impacto Tempos de parada causam menor impacto

Pequeno número de etapas de produção Grande número de etapas de produção

Numero limitado de produtos Grande número de etapas de produção

Discreto - Um processo industrial que

prioritariamente programa curtos ciclos

de produção de produtos.

Contínuo - Processo no qual as interrupções

são mínimas em qualquer corrida de

produção ou entre corridas de produção de

produtos que exibam características de

processo, tais como líquidos, fibras,

pulverizados, gases

2.1 Tecnologia e Processos

2.2 Tecnologias de processamento

Os elementos automatizados do sistema de produção podem ser separados em duas categorias: • Automação dos sistemas de produção da fabrica; • Controle Computadorizado dis sistemas de apoio a produção.

2.2.1 Tecnologias de processamento –

Identificação

•Estudo sistêmico de sistemas de automação;

•Caracterização dos elementos constituintes da

automação;

•Caracterizar os requisitos demandados pelas

aplicações em Automação.

2.2.1 Tecnologias de processamento

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

Alto custo de mão de obra Investimentos em máquinas que possam automatizar a produção com um custo mais baixo por unidade do produto

Aumento da Produtividade

Produção de maior quantidade de produtos por unidade de tempo

Aumento da necessidade de MO no setor de serviços

Aumento crescente na inclusão de serviços oferecidos juntamente com os bens físicos

Segurança no trabalho

Transferência do trabalhador para a função de supervisão

Melhoria na qualidade do produto A produção automatizada produz com consistência e conformidade necessária de acordo com as especificações de qualidade exigidas

Redução de refugo e reprocesso

O alto custo da matéria prima obriga as empresas a terem um melhor aproveitamento da mesma

Redução no tempo de manufatura

A produção em taxas mais altas permite uma produção em um tempo menor

Redução dos estoques em processo

Não há necessidade de investimentos em estoques intermediários devido a grande velocidade de produção e menor retrabalho

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

2.3.1 Cuidados a serem tomados no processo de automação

Elaboração de um plano mestre de automação O plano deve indicar quais operações devem ser automatizadas, quando e em qual sequência e quais as mudanças sofridas pela automação na organização

Avaliação dos riscos de automatizar Observar qual o risco de obsolescência, perigo de cópia das tecnologias pelos concorrentes...

Departamento de Tecnologia da informação Esclarecer informações sobre tecnologia, treinar e fornecer assistência técnica

Acompanhar os projeto de automação Estabelecer tempo suficiente para instalar, equipar, depurar, programar e colocar a máquina na velocidade de produção

1. Especialização de operações: uso de equipamento de um fim especial, projetado para executar uma operação com maior eficiência possível

Equipamentos especializados para a produção de produtos

específicos...

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

2. Operações Combinadas: redução do número de máquinas de produção

Em uma gráfica, como a automação por operação

combinada pode acontecer

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

3. Operações silmultâneas: execução de operações combinadas em uma estação de trabalho ao mesmo tempo

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

4. Integração de Operações: unir várias estações de trabalho em um único mecanismo integrado

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

5. Aumento da Flexibilidade: maximização da utilização do equipamento para job shop e situações de médio volume

Uma das principais características job shop é o baixo volume de produção, isto é, os tamanhos dos lotes

de manufatura são pequenos e determinados conforme os pedidos dos clientes

Devido ao grande número de tarefas realizados nestes tipos de sistemas, os equipamentos

utilizados na produção, precisam ser flexíveis e de propósito geral para poder realizar as diversas

operações necessárias e, assim atender os requerimentos dos clientes.

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

6. Manuseio, transporte e armazenamento: equipamentos para movimentação de materiais

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

7. Inspeções on line: inspeção incorporada ao processo produtivo, permitindo correções durante o processo

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

8. Controle de Processo: Utiliza-se uma grande quantidade de processo de controle para operar os processos individuais e os equipamentos associados

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

Estratégias de Automação

9. Controle de Operações: Estratégia voltada para o controle da planta industrial. Tenta administra e coordenar de maneira eficaz as operações realizadas

10. Manufatura Integrada por Computador: Controle das operações da planta em um nível mais elevado, onde há integração com as demais funções da empresa e com projeto de engenharia

2.3 Automação dentro dos processos

produtivos

Estratégias de Automação ESTRATÉGIA RESULTADO ESPERADO

1. Especialização de Operações Redução do tempo de operações

2. Operações Combinadas Redução do número de máquinas, tempo de trabalho manual e tempo de não operação

3. Operações Simultâneas Redução de tempo de operação, número de máquinas, tempo de trabalho manual e tempo de não operação

4. Integração de Operações Redução do número de máquinas, tempo de trabalho manual e tempo de não operação

5. Aumento de Flexibilidade Redução do tempo de produção, o trabalho em processo e a utilização

6. Melhoramento do manuseio de material e armazenamento

Reduz o tempo de não operação, o tempo de produção e o trabalho em processo

7. Inspeção on line Redução de tempo de não operação, perdas e desperdício

8. Controle de processo e otimização Redução do tempo de operação, perdas e desperdício

9. Controle das operações de planta Redução do tempo de não operação, produção e utilização

10. Manufatura integrada por computador

Redução do tempo de operação, tempo de projeto, utilização, tempo de planejamento da produção

Possui duas partes, os mordentes, que se deslocam aproximando-se uma da outra para segurar ou apertar peças e componentes a serem trabalhados.

• Este tipo de dispositivo substitui o homem em atividades muito específicas;

• São, relativamente, baratos e reduzem o tempo de execução da operação.

Pistola de Solda

Morsa

Mandril

É um tipo de ferro de solda que aquece a ponteira quando apertamos um botão. Este ferro é indicado para soldas mais pesadas, ou seja, componentes grandes com terminais mais grossos

O mandril compreende um corpo que contém uma porca girável e uma pluralidade de mandíbulas deslizáveis, acionadas pela porca girável.

2.4 Máquinas e Equipamentos de Automação

2.4.1 Máquinas de Controle Numérico

• São máquinas previamente programadas para executar um ciclo de operações de forma repetitiva.

• Possui um sistema de instruções e as converte em operações de máquina

• Manipulador reprogramável, multifuncional para movimentar materiais, peças, ferramentas, ..., por meio de movimentos programados variáveis para desempenhar variadas tarefas.

2.4.2 Máquinas de Controle Numérico -

Robôs Industriais

2.4.2 Máquinas de Controle Numérico - Veículos

Guiados Automaticamente

• São veículos pequenos e autônomos que movem materiais de e para operações agregadoras de valor;

• São, usualmente, guiados por trilhas magnéticas no chão de fábrica e recebem instruções de um computador central

2.4.3 Máquinas de Controle Numérico - Inspeção

Automatizada do Controle de Qualidade

• São máquinas integradas dentro de um processo de controle de qualidade;

• Podem ser utilizadas para

Avaliar dimensões físicas de produtos e compará-las à padrões pré-estabelecidos;

2.4.4 Máquinas de Controle Numérico -

Sistemas Automáticos de Identificação

• Estes sistemas se utilizam de código de barras, radiofrequência, reconhecimento ótico, etc, com o objetivo captar dados e associá-los a banco de dados

2.5 Máquinas Individuais x Integração de

processos

• Linhas automatizadas de fluxo; • Sistemas automatizados de montagem; • Sistemas automatizados de armazenagem; • Sistemas flexíveis de manufatura; • Fabricação em grande quantidade de um

determinados produtos industrial - Manufatura integrada por computador.

2.5.1 Linhas automatizadas de fluxo

• Inclui diversas máquinas automatizadas unidas às outras, de transferência e manipulação de peças;

• Utiliza alimentadoras automáticas de matéria-prima;

• Sistema comum na indústria automobilística

2.5.2 Sistemas Automatizados de Montagem

• Sistemas de máquinas ligadas por equipamentos de manipulação de materiais;

• Para que este tipo de sistema seja bem sucedido são necessárias modificações de projeto do produto, visando:

1. Reduzir a quantidade de montagem no produto; 2. Reduzir o número de fixadores, substituindo-se por encaixes; 3. Projetar componentes para que sejam automaticamente

entregues e posicionados; 4. Projetar produtos para a montagem em camadas e inspeção

vertical de peças; 5. Projetar peças de forma que elas se alinhem

automaticamente;

2.5.3 Sistemas Automatizados de Armazenagem e Recuperação

• São sistemas construídos para receberem pedidos de materiais de qualquer parte de sua operação, coletá-los de um armazém e entregá-los às estações de trabalho;

• São compostos por três elementos-chave:

Computadores e sistemas de comunicação

Sistema de manipulação e entrega

Sistema de armazenamento

Fazer pedidos, controlar o sistema de estoque e autorizar liberações

Movimentação e manipulação

Localizar cada material de maneira precisa no armazém, etc.

Custos da Automação

• A análise dos custos de um projeto de automação fornece informações preciosas para a gerência através dos relatórios de ROI. Mas, num projeto novo, muitas vezes a automação é lembrada depois de tudo pronto e muitas das soluções ficam com sua aplicação aquém do esperado; é como se devessem ser feitos dois estudos de ROI: um dos ganhos que serão obtidos e outro dos ganhos que seriam possíveis se a solução de automação tivesse sido estudada em conjunto com o design inicial da planta.

Custo da Automação

• É preciso olhar o ciclo de vida todo da planta, não só o custo inicial. Algumas empresas estão começando a abrir os olhos para isso, mas não o suficiente. A maioria ainda não se apercebeu e apenas subiu um pouco a porcentagem da participação da automação no montante total do investimento.

2.6 Custo da Automação

• Qualquer solução é julgada pelo preço inicial; raramente alguém olha o custo total. Na hora da concorrência o que vale é o custo inicial.

• A evolução tecnológica tem reduzido significativamente o custo da automação. O volume de investimento e retorno varia em cada tipo de indústria.

• Uma automação de 10 mil pontos (um ponto equivale a uma função dentro do processo de produção) custava US$ 1 milhão no início dos anos 90, hoje está por US$ 200 mil e pode cair mais.

• De maneira geral, as indústrias procuram, em primeiro lugar, melhor controle do seu processo produtivo e, depois, ganhos de escala. A indústria de papel e celulose, por exemplo, que é bastante automatizada, investe muito para ganhar apenas 1% a 2% de escala.

2.7 Qualidade na automação - Objetivos

e Meios na Automação

• O objetivo da automação é o aumento da competitividade (em termos de custos, qualidade, disponibilidade e inovação), os meios são, eventualmente automatizar, informatizar, robotizar, equipar, racionalizar, organizar, etc.

• O comportamento natural de um especialista (p. ex. em automação industrial) é o de considerar a sua técnica com sendo objetivo principal, quando na realidade ela é um meio ao serviço do objetivo.

2.8 Avaliação da qualidade na automação -

Ferramentas para Análise de Projetos de

Automação

Os sistemas automatizados não estão livres da

aleatoriedade . Em suma tanto as ferramentas do

nível 0 como o nível 1 não levam em conta o

caráter dinâmico e aleatório dos sistemas

automatizados, podendo-se gerar

resultados completamente fora da

realidade.

2.8.1 Avaliação da qualidade na automação -

Simulação em Projetos de Automação

Em suma, as principais vantagens de se utilizar a simulação em projetos de sistemas automatizados de manufatura são:

1. Procurar obter a melhor configuração do sistema sem interferência com sistema real;

2. Minimizar os custos de Investimentos em Equipamentos de Automação;

3. A simulação irá mostrar realmente como o sistema real iria operar e não como achamos que ele opera;

4. A simulação irá funcionar como ferramenta de comunicação e promoverá um melhor entendimento sobre o sistema em análise;

5. As lógicas de controle podem ser testadas sem a presença do sistema real (planta) no caso da emulação.

Emulação é o “casamento” de duas disciplinas: Simulação e Projeto do Sistema de Controle.