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1. Visão Geral da Produção
Moacyr Carlos Possan Junior
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC
CENTRO DE EDUCAÇÃO DO PLANALTO NORTE CEPLAN
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO HABILITAÇÃO EM MECÂNICA
SISTEMAS PRODUTIVOS III (SPR3001) 7ª FASE
2
1. Visão Geral da Produção
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção.
1.1.1. Sistemas de Produção (ou Produtivos).
1.1.2. Automação em Sistemas de Produção.
1.1.3. Trabalho Manual nos Sistemas de Produção.
1.1.4. Princípios e Estratégias da Automação.
1.1.5. Organização deste Estudo.
Tópicos
3
2. Automação e Tecnologias de Controle
2.1. Introdução à Automação.
2.1.1. Impactos para a Sociedade.
2.1.2. História da Automação.
2.1.3. Elementos Básicos de um Sistema
Automatizado.
2.1.4. Funções Avançadas de Automação.
2.1.5. Níveis de Automação.
2.2. Sistemas de Controle Industrial.
2.2.1. Indústrias de Processos versus Indústrias de
Produção Discreta.
2.2.2. Controle Contínuo versus Controle Discreto.
2.2.3. Controle de Processos por Computador.
Tópicos
4
2.3. Componentes de Hardware para Automação
e Controle de Processos.
2.3.1. Sensores.
2.3.2. Atuadores.
2.3.3. Conversores Analógico-Digital.
2.3.4. Conversores Digital-Analógico.
2.3.5. Dispositivos de Entrada/Saída para Dados
Discretos.
Tópicos
5
2.4. Controle Numérico.
2.4.1. Fundamentos da Tecnologia de Controle
Numérico.
2.4.2. Controle Numérico Computadorizado (CNC).
2.4.3. Controle Numérico Distribuído.
2.4.4. Aplicações do Controle Numérico.
2.4.5. Análise de Engenharia dos Sistemas de
Posicionamento do CN.
2.4.6. Programação das Peças no CN.
Tópicos
6
2.5. Robótica Industrial.
2.5.1. Anatomia de um Robô e Atributos Relacionados.
2.5.2. Sistemas de Controle de Robôs.
2.5.3. Efetuadores Finais.
2.5.4. Sensores em Robótica.
2.5.5. Aplicações de Robôs Industriais.
2.5.6. Programação de Robôs.
2.5.7. Precisão e Repetibilidade de Robôs.
Tópicos
7
2.6. Controle Discreto utilizando Controladores
Lógicos Programáveis e Computadores
Pessoais.
2.6.1. Controle Discreto de Processos.
2.6.2. Diagramas de Lógica Ladder.
2.6.3. Controladores Lógicos Programáveis (CLPs).
2.6.4. Computadores Pessoais Utilizando Lógica Soft.
3. Manuseio de Materiais e Tecnologias de
Identificação
3.1. Sistemas de Transporte de Materiais.
3.1.1. Introdução ao Manuseio de Materiais.
3.1.2. Equipamentos de Transporte de Materiais.
3.1.3. Análise de Sistemas de Transporte de Materiais.
Tópicos
8
3.2. Sistemas de Armazenamento.
3.2.1. Desempenho do Sistema de Armazenamento e
Estratégias de Localização.
3.2.2. Métodos e Equipamentos Convencionais de
Armazenamento.
3.2.3. Sistemas Automatizados de Armazenamento.
3.2.4. Análise de Engenharia dos Sistemas de
Armazenamento.
3.3. Identificação Automática e Captura de Dados.
3.3.1. Visão Geral dos Métodos de Identificação
Automática.
3.3.2. Tecnologia de Códigos de Barras.
3.3.3. Identificação por Radiofrequência.
3.3.4. Outras Tecnologias de Identificação Automática
e Captura de Dados (AIDC).
Tópicos
9
4. Sistemas de Manufatura
4.1. Introdução aos Sistemas de Manufatura.
4.1.1. Componentes de um Sistema de Manufatura.
4.1.2. Esquema de Classificação para Sistemas de
Manufatura.
4.1.3. Resumo do Esquema de Classificação.
4.2. Células de Manufatura com uma Estação.
4.2.1. Células Operadas com uma Estação.
4.2.2. Células Automatizadas com uma Estação.
4.2.3. Aplicações de Células com uma Estação.
4.2.4. Análise de Sistemas com uma Estação.
Tópicos
10
4.3. Linhas de Montagem Manuais.
4.3.1. Aspectos Básicos das Linhas de Montagem
Manuais.
4.3.2. Análise das Linhas de Montagem de Modelo
Único.
4.3.3. Algoritmos de Balanceamento de Linha.
4.3.4. Linhas de Montagem de Modelo Misto.
4.3.5. Considerações sobre Estações de Trabalho.
4.3.6. Outras Considerações sobre o Projeto de Linha
de Montagem.
4.3.7. Sistemas Alternativos de Montagem.
Tópicos
11
4.4. Linhas de Produção Automatizadas.
4.4.1. Princípios Fundamentais das Linhas de
Produção Automatizadas.
4.4.2. Aplicações de Linhas de Produção
Automatizadas.
4.4.3. Análise de Linhas de Transferência.
4.5. Sistemas de Montagem Automatizados.
4.5.1. Fundamentos dos Sistemas de Montagem
Automatizados.
4.5.2. Análise Quantitativa dos Sistemas de
Montagem.
Tópicos
12
4.6. Manufatura Celular.
4.6.1. Famílias de Peças.
4.6.2. Classificação e Codificação de Peças.
4.6.3. Análise do Fluxo de Produção.
4.6.4. Manufatura Celular.
4.6.5. Aplicações da Tecnologia de Grupo.
4.6.6. Análise Quantitativa na Manufatura Celular.
4.7. Sistemas Flexíveis de Manufatura (FMS).
4.7.1. O que é um Sistema Flexível de Manufatura?
4.7.2. Componentes do FMS.
4.7.3. Aplicações e Vantagens do FMS.
4.7.4. Aspectos de Planejamento e Implementação do
FMS.
4.7.5. Análise Quantitativa dos FMS.
Tópicos
13
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção.
1.1.1. Sistemas de Produção (ou Produtivos).
1.1.2. Automação em Sistemas de Produção.
1.1.3. Trabalho Manual nos Sistemas de Produção.
1.1.4. Princípios e Estratégias da Automação.
1.1.5. Organização deste Estudo.
1. Visão Geral da Produção
14
Os sistemas de produção são também chamados de sistemas
de manufatura.
Manufatura: vêm do latim, manus (mão) e factus (fazer), ou
seja, a combinação significa fazer com as mãos .
Os sistemas de produção são indispensáveis atualmente. Os
modernos empreendimentos de manufatura devem considerar
as realidades econômicas do mundo moderno.
Tais realidades incluem:
Globalização - países que outrora eram subdesenvolvidos
(por exemplo, China, Índia, México), agora estão se tornando
peças importantes no mundo da manufatura.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
15
Terceirização Internacional - peças e produtos inicialmente
feitos nos EUA por empresas norte-americanas, por exemplo,
passaram a ser produzidos em outros continentes ou em
países mais próximos (no México e América Central).
Terceirização Local - uso de fornecedores dentro do país
para fornecer peças e serviços. Isso é feito pelas seguintes
razões: possibilidade de usar fornecedores especializados
em determinadas tecnologias de produção; impostos
trabalhistas mais baixos para empresas menores; limitações
na capacidade de produção da empresa, necessitando de
terceirização.
Fabricação terceirizada certas empresas se especializam
na fabricação de produtos completos, e não somente peças,
permitindo que seus clientes (empresas maiores) se
preocupem apenas com o projeto e comercialização do
produto.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
16
Tendência rumo ao setor de serviços na economia queda
no número de empregados diretos na produção e aumento
nos setores de serviços (saúde, alimentação, varejo, etc.).
Expectativas de qualidade demanda cada vez maior por
produtos de qualidade por parte dos clientes (tanto
consumidores quanto clientes corporativos).
Necessidade de eficiência operacional - produtores de um
país devem ser eficientes em suas operações de modo a
superar a vantagem com relação aos custos de mão de obra
dos competidores internacionais.
Nos capítulos seguintes, veremos como os produtores podem
competir de forma bem-sucedida, recorrendo a modernas
abordagens e tecnologias que incluem:
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
17
Automação uso de equipamentos automatizados em vez de
mão de obra (pessoas). A automação reduz os custos de
mão de obra, reduz a quantidade de ciclos de produção e
aumenta a qualidade e a consistência do produto.
Tecnologias de manuseio de materiais - a produção
normalmente envolve uma sequência de atividades
(transporte, armazenamento e rastreamento) à medida que o
objeto a ser trabalhado se movimenta pela fábrica.
Sistemas de produção consistem na integração e
coordenação de múltiplas estações de trabalho
automatizadas e/ou manuais. Exemplos: linhas de produção,
células de manufatura e sistemas automatizados de
montagem.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
18
Manufatura flexível permite que a empresa permaneça
competitiva quando fabricar produtos com alta diversidade e
baixo volume.
Programas de qualidade devem ser empregadas técnicas
como o controle estatístico da qualidade e Seis Sigma a fim
de alcançar os altos níveis de qualidade esperados pelos
consumidores (assunto a ser tratado na disciplina GSQ
Gestão de Sistemas e Garantia da Qualidade 8ª fase).
Manufatura integrada por computador (computer integrated
manufacturing CIM) as tecnologias incluem o projeto
auxiliado por computador (computer-aided design CAD), a
manufatura auxiliada por computador (computer-aided
manufacturing CAM) e redes de computadores para
integrar as operações de produção e logística.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
19
Produção Enxuta envolve técnicas de aumento da
produtividade e da eficiência operacional visando realizar um
número maior de trabalho com um número menor de
recursos (fazer mais com menos).
1.1.1. Sistemas de Produção (ou Produtivos)
É um conjunto de pessoas, equipamentos e procedimentos
organizados para realizar as operações de produção de uma
empresa. São divididos em duas categorias:
Instalações - a fábrica, os equipamentos instalados e a
forma como estão organizados (layout da planta).
Sistemas de apoio à produção conjunto de procedimentos
utilizados por uma empresa no gerenciamento da produção e
na solução de problemas técnicos e logísticos encontrados
na encomenda de materiais, na movimentação de trabalho
pela fábrica e na garantia de que os produtos atenderão aos
requisitos de qualidade.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
20
O sistema de produção inclui as instalações e seus sistemas de
apoio, conforme ilustra a figura 1.1.
Instalações:
As instalações incluem a fábrica, as máquinas e ferramentas de
produção, os equipamentos para tratamento de materiais, os
equipamentos de inspeção e os sistemas computadorizados que
controlam as operações de produção.
Layout da planta - é a maneira como os equipamentos são
fisicamente organizados na fábrica.
Sistemas de produção - arranjos lógicos de equipamentos e
trabalhadores na fábrica.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
Figura 1.1
21
Em termos da participação humana em um sistema de
produção, três categorias básicas podem ser listadas:
Sistemas de trabalho manual: um trabalhador executando uma
ou mais tarefas sem a ajuda de ferramentas motorizadas mas,
algumas vezes, utilizando ferramentas manuais. Quando usa
essas ferramentas, geralmente requer um mandril (bastante
comum em furadeiras, prensas e fresadoras) para segurar a
parte manuseada.
Exemplos:
- Um mecânico utilizando uma lixa para arredondar as pontas
de uma peça retangular que acabou de ser polida.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
Figura 1.2
22
- Um inspetor de qualidade utilizando um micrômetro para
medir o diâmetro de um eixo.
- Um trabalhador responsável por manusear um carrinho que
movimenta caixas em um depósito.
- Uma equipe de montadores trabalhando em uma peça de
máquina e utilizando ferramentas manuais.
Sistemas trabalhador-máquina: um trabalhador opera um
equipamento motorizado, tal como uma máquina-ferramenta ou
outra máquina de produção.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
Figura 1.3
23
Exemplos:
- Um trabalhador operando um torno mecânico em uma
ferramentaria para produzir parte de um produto
encomendado.
- Um montador e um robô industrial trabalhando juntos em
uma célula de trabalho de soldagem a arco elétrico.
- Uma equipe de trabalhadores operando um laminador que
converte placas quentes de alumínio em discos planos.
- Uma linha de produção onde as unidades de trabalho são
movidas por um condutor mecânico e os trabalhadores de
certas estações utilizam ferramentas mecânicas para realizar
suas tarefas de montagem.
Sistemas automatizados: um processo executado por uma
máquina sem a participação direta de um trabalhador humano.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
24
Podem ser semiautomatizados (parte do trabalho é feito de
forma automática e parte dele por um trabalhador) e totalmente
automatizados (operam por longos períodos sem a necessidade
de interação humana. Ex: máquinas injetoras).
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
Figura 1.4
Tabela 1.1
25
Sistemas de Apoio à Produção:
Servem para operar as instalações de produção de forma
eficiente. A empresa deve ser organizada para projetar os
processos e equipamentos, planejar e controlar as encomendas
a serem produzidas e atender aos requisitos de qualidade do
produto.
O apoio à produção envolve um ciclo de atividades de
processamento de informação, conforme mostrado abaixo.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
Figura 1.5
26
As quatro funções presentes no ciclo de atividades de
processamento de informações são descritas a seguir:
1. Funções de negócio são o principal meio de comunicação
com o cliente. Envolvem vendas e marketing, previsão de
vendas, registro do pedido, compras de insumos, contabilidade
de custos e cobrança ao cliente.
2. Projeto do produto envolvem pesquisa e desenvolvimento,
engenharia de projetos e oficina de protótipos.
3. Planejamento da manufatura responsabilidade dos
departamentos de engenharia de produção e de engenharia
industrial. Consiste no planejamento do processo, planejamento
da produção, planejamento das necessidades de materiais
(material requirements planning MRP) e planejamento da
capacidade.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
27
4. Controle da produção estão incluídas as funções de
controle do chão da fábrica, controle do estoque e controle da
qualidade.
1.1.2. Automação em Sistemas de Produção
Os elementos automatizados do sistema de produção podem
ser separados em duas categorias:
1. Automação dos sistemas de produção da fábrica.
2. Controle computadorizado dos sistemas de apoio à
produção.
As duas categorias se sobrepõem, já que os sistemas de apoio
à produção são conectados aos sistemas de produção da
fábrica. O termo manufatura assistida por computador é
utilizado para indicar o amplo uso de computadores nos
sistemas de produção.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
28
As duas categorias são apresentadas na figura 1.6.
Sistemas de Produção Automatizados:
Operam na fábrica sobre o produto físico. São denominados
automatizados porque executam suas operações com um nível
reduzido de participação humana se comparado ao processo
manual equivalente.
Exemplos:
- Máquinas-ferramenta automatizadas que processam peças.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
Figura 1.6
29
- Linhas de transferência que executam uma série de
operações de usinagem.
- Sistemas de montagem automatizados.
- Sistemas de produção que utilizam robôs industriais para
executar operações de processamento ou montagem.
- Sistemas para tratamento e armazenamento automático de
materiais que integram operações de produção.
- Sistemas de inspeção automática para controle de qualidade.
Os sistemas automatizados podem ser de três tipos:
1. Automação rígida.
2. Automação programável.
3. Automação flexível.
A posição relativa dos três tipos de automação para diferentes
volumes e variedades de produtos é mostrada na figura a seguir.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
30
1. Automação rígida: é um sistema de produção no qual a
sequência das operações de processamento (ou montagem) é
definida pela configuração do equipamento.
Algumas características:
- Adequada para altas quantidades de produção (produção em
massa);
- Alto investimento inicial em equipamentos com engenharia
personalizada;
- Altas taxas de produção;
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
Figura 1.7
31
- Relativamente inflexível na acomodação de uma variedade
de produtos.
Exemplos:
- Linha transfer de montagem e as máquinas de montagem
automatizadas.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
Figura 1.8
Linha transfer de montagem.
Fonte: http://www.fluipressmaquinas.com.br/
32
2. Automação programável: é um sistema de produção projetado
com a capacidade de modificar a sequência de operações de
modo a acomodar diferentes configurações de produtos.
Algumas características:
- Alto investimento em equipamentos de propósito geral;
- Baixas taxas de produção se comparada a automação rígida;
- Flexibilidade para lidar com variações e alterações na
configuração do produto;
- Mais adequado para a produção em lote;
- A configuração física da máquina deve ser alterada e o
sistema reprogramado entre trabalhos (lotes).
Exemplos:
- Máquinas-ferramenta numericamente controladas (CN), robôs
industriais e controladores lógicos programáveis (CLPs).
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
33
3. Automação flexível: é uma extensão da automação
programável na qual o sistema é capaz de trocar de um trabalho
para o próximo sem perda de tempo entre eles.
Algumas características:
- Alto investimento em um sistema com engenharia
personalizada;
- Produção contínua de um conjunto variado de produtos;
- Taxas médias de produção;
- Flexibilidade para lidar com variações no projeto do produto.
Exemplo:
- Sistemas flexíveis de manufatura (FMS).
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
34
Sistemas Computadorizados de Apoio à Produção:
Possuem como objetivos:
- Reduzir o volume de esforço manual e burocrático nas
etapas de projeto do produto, planejamento e controle da
produção e nas funções de negócio da empresa;
- Integrar o projeto auxiliado por computador (computer-aided
design CAD) e a manufatura auxiliada por computador
(computer-aided manufacturing CAM) em CAD/CAM
CIM.
A manufatura integrada por computador (CIM) envolve
atividades de processamento de informações que proveem os
dados e o conhecimento necessários à fabricação bem-
sucedida do produto.
Razões para a Automação:
1. Aumentar a produtividade (produção maior por hora de
trabalho);
2. Reduzir os custos do trabalho (substituir seres humanos
por máquinas);
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
35
3. Minimizar os efeitos da falta de trabalhadores, devido à
diminuição de mão de obra qualificada em países
desenvolvidos;
4. Reduzir ou eliminar as rotinas manuais e das tarefas
administrativas (a automação de tais tarefas aumenta o
nível geral das condições de trabalho);
5. Aumentar a segurança do trabalhador;
6. Melhorar a qualidade do produto (menor variação se
comparado a um processo manual);
7. Reduzir o tempo de produção, assim como o estoque de
materiais em processo;
8. Realizar processos que não podem ser executados
manualmente (por exemplo: fabricação de circuitos
integrados, processos de prototipagem rápida com base em
modelos gráficos computadorizados CAD e execução de
superfícies complexas).
9. Evitar o alto custo da não automação (os benefícios da
automação geralmente surgem de maneiras inesperadas e
intangíveis, tais como na melhoria de qualidade, no aumento
das vendas, em melhores relações de trabalho e na
melhoria da imagem da empresa).
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
36
1.1.3. Trabalho Manual nos Sistemas de Produção
Existe lugar para o trabalho manual nos sistemas de produção
modernos? A resposta é SIM!
Mesmo em um sistema de produção altamente automatizado, os
seres humanos continuam a ser componente necessário do
empreendimento de produção.
O trabalho manual se aplica em dois aspectos:
Trabalho manual nas operações das fábricas.
Trabalho nos sistemas de apoio à produção.
Trabalho manual nas operações das fábricas:
A tendência de longo prazo é o uso cada vez maior de sistemas
automatizados para substituir o trabalho manual.
Sendo assim, quando então o trabalho manual é justificado?
- Em alguns países o valor da hora de trabalho é muito baixo
(China, Índia, México, etc.) de maneira que a automação não
pode ser justificada;
- A tarefa é tecnologicamente muito difícil de ser automatizada,
sendo necessário manter o trabalho manual;
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
37
- O ciclo de vida do produto é curto, não sendo viável
economicamente fazer a automação;
- O produto é customizado, com características exclusivas,
exigindo assim a flexibilidade humana;
- A demanda passa por altos e baixos tal que, se a produção
diminuir, o custo deve ser agregado ao produto final;
- É preciso reduzir o risco de falhas no produto, pois ao se
lançar um produto novo no mercado, a empresa nunca sabe
ao certo se terá sucesso.
- A empresa não possui capital suficiente para investir em
automação.
Trabalho manual nos sistemas de apoio à produção:
O trabalho manual é útil em situações como:
- Existe a necessidade de criatividade para realizar uma tarefa,
tal como o uso de projetistas para desenhar usando um
sistema CAD;
- Sistemas de planejamento de processos auxiliados por
computador são usados por engenheiros de produção no
planejamento dos métodos e do percurso de produção;
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
38
Mesmo que todos os sistemas de produção da fábrica sejam
automatizados, ainda será necessário que os seguintes tipos de
trabalho sejam executados:
- Manutenção de equipamentos;
- Programação e operação de computadores;
- Trabalho de engenharia de projetos;
- Gerenciamento da fábrica.
1.1.4. Princípios e Estratégias da Automação
Observamos no tópico anterior que nem sempre é necessário
usar a automação para uma determinada situação de produção.
Sendo assim, que abordagens podemos usar para fazer essa
análise?
Neste estudo, vamos analisar três estratégias:
O princípio USA.
Dez estratégias para automação e melhoria dos processos.
Estratégia de migração para a automação.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
39
O princípio USA:
Consiste em (1) compreender (do inglês, understand) o
processo existente; (2) simplificar (do inglês, simplify) o
processo e; (3) automatizar (do inglês, automate) o processo.
(1) Compreender o processo existente:
- Análise de entradas e saídas do processo;
- Análise da cadeia de valor;
- Uso de ferramentas como o diagrama operacional e o
diagrama de fluxo do processo para encontrar pontos fortes e
pontos fracos do processo;
- Uso de modelos matemáticos para identificar as variáveis
relevantes do produto.
(2) Simplificar o processo:
- Verificar a real necessidade de cada etapa do processo,
visando reduzir passos e movimentações desnecessárias.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
40
(3) Automatizar o processo:
- Uso das dez estratégias para automação e melhoria de
processos e estratégia de migração para a automação,
descritas a seguir.
Dez estratégias para a automação e melhoria dos
processos:
Se, ao seguirmos o princípio USA, identificarmos que a
automação realmente é necessária para aumentar a
produtividade, a qualidade ou qualquer outra medida de
desempenho, podemos usar as dez estratégias abaixo como um
mapa na busca por essas melhorias.
1. Especialização das operações: uso de equipamentos
projetados especificamente para a execução de uma única
operação com a maior eficiência possível.
2. Operações combinadas: uma mesma máquina é
responsável por mais de uma operação, reduzindo assim o
número de máquinas necessárias.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
41
3. Operações simultâneas: duas ou mais operações de
processamento (ou montagem) são executadas
simultaneamente sobre a mesma peça, o que reduz o tempo
total de processamento.
4. Integração das operações: envolve a ligação de diferentes
estações de trabalho em um único mecanismo integrado,
utilizando dispositivos automatizados para tratamento do
trabalho na transferência das peças entre as estações.
5. Aumento da flexibilidade: usa conceitos de manufatura
flexível visando a redução do tempo de programação e
configuração da máquina de produção (setup).
6. Melhoria na armazenagem e manuseio de materiais: uso de
sistemas automatizados de tratamento e armazenamento de
materiais.
7. Inspeção on-line: efetua correções no processo à medida
que ele é realizado, evitando inspecionar somente quando o
processo termina, reduzindo assim o descarte (scrap).
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
42
8. Otimização e controle do processo: inclui uma vasta
variedade de esquemas de controle cujo objetivo é operar
os processos individuais e os equipamentos associados de
maneira mais eficiente (disciplina de CSP Controle e
Simulação de Processos 5ª fase).
9. Controle das operações de fábrica: busca gerenciar e
coordenar as operações agregadas na fábrica de maneira
mais eficiente.
10. Manufatura integrada por computador (CIM): integração das
operações da fábrica com a engenharia de projetos e as
funções de negócio da empresa. Envolve o uso extensivo de
aplicações computacionais, bancos de dados e redes de
computadores em toda a fábrica.
Estratégia de migração para a automação:
Uma estratégia de migração típica consiste na seguintes fases:
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
43
Fase 1: Produção manual
Células únicas tripuladas trabalhando independentemente.
Vantagens: ferramentas que podem ser feitas rapidamente e
a um baixo custo.
Fase 2: Produção automatizada
Células únicas automatizadas operando independentemente.
Usadas na medida que a demanda de produção cresce e a
automação pode ser justificada.
Fase 3: Produção automatizada integrada
Sistema automatizado multiestação com operações em série
e transferência automatizada das unidades de trabalho entre
estações.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
44
Esta estratégia é ilustrada na figura 1.9.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
Figura 1.9
45
1.1.5. Organização deste Estudo
Este capítulo ofereceu uma visão geral dos sistemas de
produção e de como a automação e a produção integrada por
computadores são utilizadas nestes sistemas.
Vimos que as pessoas são necessárias na produção mesmo
quando os sistemas são extremamente automatizados.
Este estudo é dividido em quatro partes:
Esta primeira parte que analisamos, mostrou uma visão geral
da produção.
A segunda parte é voltada à discussão acerca das
tecnologias automatizadas, com seus detalhes técnicos.
A terceira parte aborda tecnologias de tratamento de
materiais utilizadas em fábricas e depósitos.
Por fim, a quarta parte preocupa-se com a integração das
tecnologias de automação e de tratamento de materiais aos
sistemas de produção.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
46
A figura a seguir mostra uma visão geral das partes abordadas
neste estudo e seus relacionamentos.
1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
Figura 1.10
47
GROOVER, M. P. Automação Industrial e
Sistemas de Manufatura. 3ª ed. São Paulo:
Pearson Makron Books, 2010.
BOLTON, W. Mecatrônica Uma abordagem
multidisciplinar. 4ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2010.
ROSÁRIO, J. M. Princípios de Mecatrônica.
1ª ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 2005.
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Spr3001 -1._visao_geral_da_producao

  • 1. 1. Visão Geral da Produção Moacyr Carlos Possan Junior UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE EDUCAÇÃO DO PLANALTO NORTE CEPLAN ENGENHARIA DE PRODUÇÃO HABILITAÇÃO EM MECÂNICA SISTEMAS PRODUTIVOS III (SPR3001) 7ª FASE
  • 2. 2 1. Visão Geral da Produção 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção. 1.1.1. Sistemas de Produção (ou Produtivos). 1.1.2. Automação em Sistemas de Produção. 1.1.3. Trabalho Manual nos Sistemas de Produção. 1.1.4. Princípios e Estratégias da Automação. 1.1.5. Organização deste Estudo. Tópicos
  • 3. 3 2. Automação e Tecnologias de Controle 2.1. Introdução à Automação. 2.1.1. Impactos para a Sociedade. 2.1.2. História da Automação. 2.1.3. Elementos Básicos de um Sistema Automatizado. 2.1.4. Funções Avançadas de Automação. 2.1.5. Níveis de Automação. 2.2. Sistemas de Controle Industrial. 2.2.1. Indústrias de Processos versus Indústrias de Produção Discreta. 2.2.2. Controle Contínuo versus Controle Discreto. 2.2.3. Controle de Processos por Computador. Tópicos
  • 4. 4 2.3. Componentes de Hardware para Automação e Controle de Processos. 2.3.1. Sensores. 2.3.2. Atuadores. 2.3.3. Conversores Analógico-Digital. 2.3.4. Conversores Digital-Analógico. 2.3.5. Dispositivos de Entrada/Saída para Dados Discretos. Tópicos
  • 5. 5 2.4. Controle Numérico. 2.4.1. Fundamentos da Tecnologia de Controle Numérico. 2.4.2. Controle Numérico Computadorizado (CNC). 2.4.3. Controle Numérico Distribuído. 2.4.4. Aplicações do Controle Numérico. 2.4.5. Análise de Engenharia dos Sistemas de Posicionamento do CN. 2.4.6. Programação das Peças no CN. Tópicos
  • 6. 6 2.5. Robótica Industrial. 2.5.1. Anatomia de um Robô e Atributos Relacionados. 2.5.2. Sistemas de Controle de Robôs. 2.5.3. Efetuadores Finais. 2.5.4. Sensores em Robótica. 2.5.5. Aplicações de Robôs Industriais. 2.5.6. Programação de Robôs. 2.5.7. Precisão e Repetibilidade de Robôs. Tópicos
  • 7. 7 2.6. Controle Discreto utilizando Controladores Lógicos Programáveis e Computadores Pessoais. 2.6.1. Controle Discreto de Processos. 2.6.2. Diagramas de Lógica Ladder. 2.6.3. Controladores Lógicos Programáveis (CLPs). 2.6.4. Computadores Pessoais Utilizando Lógica Soft. 3. Manuseio de Materiais e Tecnologias de Identificação 3.1. Sistemas de Transporte de Materiais. 3.1.1. Introdução ao Manuseio de Materiais. 3.1.2. Equipamentos de Transporte de Materiais. 3.1.3. Análise de Sistemas de Transporte de Materiais. Tópicos
  • 8. 8 3.2. Sistemas de Armazenamento. 3.2.1. Desempenho do Sistema de Armazenamento e Estratégias de Localização. 3.2.2. Métodos e Equipamentos Convencionais de Armazenamento. 3.2.3. Sistemas Automatizados de Armazenamento. 3.2.4. Análise de Engenharia dos Sistemas de Armazenamento. 3.3. Identificação Automática e Captura de Dados. 3.3.1. Visão Geral dos Métodos de Identificação Automática. 3.3.2. Tecnologia de Códigos de Barras. 3.3.3. Identificação por Radiofrequência. 3.3.4. Outras Tecnologias de Identificação Automática e Captura de Dados (AIDC). Tópicos
  • 9. 9 4. Sistemas de Manufatura 4.1. Introdução aos Sistemas de Manufatura. 4.1.1. Componentes de um Sistema de Manufatura. 4.1.2. Esquema de Classificação para Sistemas de Manufatura. 4.1.3. Resumo do Esquema de Classificação. 4.2. Células de Manufatura com uma Estação. 4.2.1. Células Operadas com uma Estação. 4.2.2. Células Automatizadas com uma Estação. 4.2.3. Aplicações de Células com uma Estação. 4.2.4. Análise de Sistemas com uma Estação. Tópicos
  • 10. 10 4.3. Linhas de Montagem Manuais. 4.3.1. Aspectos Básicos das Linhas de Montagem Manuais. 4.3.2. Análise das Linhas de Montagem de Modelo Único. 4.3.3. Algoritmos de Balanceamento de Linha. 4.3.4. Linhas de Montagem de Modelo Misto. 4.3.5. Considerações sobre Estações de Trabalho. 4.3.6. Outras Considerações sobre o Projeto de Linha de Montagem. 4.3.7. Sistemas Alternativos de Montagem. Tópicos
  • 11. 11 4.4. Linhas de Produção Automatizadas. 4.4.1. Princípios Fundamentais das Linhas de Produção Automatizadas. 4.4.2. Aplicações de Linhas de Produção Automatizadas. 4.4.3. Análise de Linhas de Transferência. 4.5. Sistemas de Montagem Automatizados. 4.5.1. Fundamentos dos Sistemas de Montagem Automatizados. 4.5.2. Análise Quantitativa dos Sistemas de Montagem. Tópicos
  • 12. 12 4.6. Manufatura Celular. 4.6.1. Famílias de Peças. 4.6.2. Classificação e Codificação de Peças. 4.6.3. Análise do Fluxo de Produção. 4.6.4. Manufatura Celular. 4.6.5. Aplicações da Tecnologia de Grupo. 4.6.6. Análise Quantitativa na Manufatura Celular. 4.7. Sistemas Flexíveis de Manufatura (FMS). 4.7.1. O que é um Sistema Flexível de Manufatura? 4.7.2. Componentes do FMS. 4.7.3. Aplicações e Vantagens do FMS. 4.7.4. Aspectos de Planejamento e Implementação do FMS. 4.7.5. Análise Quantitativa dos FMS. Tópicos
  • 13. 13 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção. 1.1.1. Sistemas de Produção (ou Produtivos). 1.1.2. Automação em Sistemas de Produção. 1.1.3. Trabalho Manual nos Sistemas de Produção. 1.1.4. Princípios e Estratégias da Automação. 1.1.5. Organização deste Estudo. 1. Visão Geral da Produção
  • 14. 14 Os sistemas de produção são também chamados de sistemas de manufatura. Manufatura: vêm do latim, manus (mão) e factus (fazer), ou seja, a combinação significa fazer com as mãos . Os sistemas de produção são indispensáveis atualmente. Os modernos empreendimentos de manufatura devem considerar as realidades econômicas do mundo moderno. Tais realidades incluem: Globalização - países que outrora eram subdesenvolvidos (por exemplo, China, Índia, México), agora estão se tornando peças importantes no mundo da manufatura. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 15. 15 Terceirização Internacional - peças e produtos inicialmente feitos nos EUA por empresas norte-americanas, por exemplo, passaram a ser produzidos em outros continentes ou em países mais próximos (no México e América Central). Terceirização Local - uso de fornecedores dentro do país para fornecer peças e serviços. Isso é feito pelas seguintes razões: possibilidade de usar fornecedores especializados em determinadas tecnologias de produção; impostos trabalhistas mais baixos para empresas menores; limitações na capacidade de produção da empresa, necessitando de terceirização. Fabricação terceirizada certas empresas se especializam na fabricação de produtos completos, e não somente peças, permitindo que seus clientes (empresas maiores) se preocupem apenas com o projeto e comercialização do produto. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 16. 16 Tendência rumo ao setor de serviços na economia queda no número de empregados diretos na produção e aumento nos setores de serviços (saúde, alimentação, varejo, etc.). Expectativas de qualidade demanda cada vez maior por produtos de qualidade por parte dos clientes (tanto consumidores quanto clientes corporativos). Necessidade de eficiência operacional - produtores de um país devem ser eficientes em suas operações de modo a superar a vantagem com relação aos custos de mão de obra dos competidores internacionais. Nos capítulos seguintes, veremos como os produtores podem competir de forma bem-sucedida, recorrendo a modernas abordagens e tecnologias que incluem: 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 17. 17 Automação uso de equipamentos automatizados em vez de mão de obra (pessoas). A automação reduz os custos de mão de obra, reduz a quantidade de ciclos de produção e aumenta a qualidade e a consistência do produto. Tecnologias de manuseio de materiais - a produção normalmente envolve uma sequência de atividades (transporte, armazenamento e rastreamento) à medida que o objeto a ser trabalhado se movimenta pela fábrica. Sistemas de produção consistem na integração e coordenação de múltiplas estações de trabalho automatizadas e/ou manuais. Exemplos: linhas de produção, células de manufatura e sistemas automatizados de montagem. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 18. 18 Manufatura flexível permite que a empresa permaneça competitiva quando fabricar produtos com alta diversidade e baixo volume. Programas de qualidade devem ser empregadas técnicas como o controle estatístico da qualidade e Seis Sigma a fim de alcançar os altos níveis de qualidade esperados pelos consumidores (assunto a ser tratado na disciplina GSQ Gestão de Sistemas e Garantia da Qualidade 8ª fase). Manufatura integrada por computador (computer integrated manufacturing CIM) as tecnologias incluem o projeto auxiliado por computador (computer-aided design CAD), a manufatura auxiliada por computador (computer-aided manufacturing CAM) e redes de computadores para integrar as operações de produção e logística. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 19. 19 Produção Enxuta envolve técnicas de aumento da produtividade e da eficiência operacional visando realizar um número maior de trabalho com um número menor de recursos (fazer mais com menos). 1.1.1. Sistemas de Produção (ou Produtivos) É um conjunto de pessoas, equipamentos e procedimentos organizados para realizar as operações de produção de uma empresa. São divididos em duas categorias: Instalações - a fábrica, os equipamentos instalados e a forma como estão organizados (layout da planta). Sistemas de apoio à produção conjunto de procedimentos utilizados por uma empresa no gerenciamento da produção e na solução de problemas técnicos e logísticos encontrados na encomenda de materiais, na movimentação de trabalho pela fábrica e na garantia de que os produtos atenderão aos requisitos de qualidade. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 20. 20 O sistema de produção inclui as instalações e seus sistemas de apoio, conforme ilustra a figura 1.1. Instalações: As instalações incluem a fábrica, as máquinas e ferramentas de produção, os equipamentos para tratamento de materiais, os equipamentos de inspeção e os sistemas computadorizados que controlam as operações de produção. Layout da planta - é a maneira como os equipamentos são fisicamente organizados na fábrica. Sistemas de produção - arranjos lógicos de equipamentos e trabalhadores na fábrica. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção Figura 1.1
  • 21. 21 Em termos da participação humana em um sistema de produção, três categorias básicas podem ser listadas: Sistemas de trabalho manual: um trabalhador executando uma ou mais tarefas sem a ajuda de ferramentas motorizadas mas, algumas vezes, utilizando ferramentas manuais. Quando usa essas ferramentas, geralmente requer um mandril (bastante comum em furadeiras, prensas e fresadoras) para segurar a parte manuseada. Exemplos: - Um mecânico utilizando uma lixa para arredondar as pontas de uma peça retangular que acabou de ser polida. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção Figura 1.2
  • 22. 22 - Um inspetor de qualidade utilizando um micrômetro para medir o diâmetro de um eixo. - Um trabalhador responsável por manusear um carrinho que movimenta caixas em um depósito. - Uma equipe de montadores trabalhando em uma peça de máquina e utilizando ferramentas manuais. Sistemas trabalhador-máquina: um trabalhador opera um equipamento motorizado, tal como uma máquina-ferramenta ou outra máquina de produção. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção Figura 1.3
  • 23. 23 Exemplos: - Um trabalhador operando um torno mecânico em uma ferramentaria para produzir parte de um produto encomendado. - Um montador e um robô industrial trabalhando juntos em uma célula de trabalho de soldagem a arco elétrico. - Uma equipe de trabalhadores operando um laminador que converte placas quentes de alumínio em discos planos. - Uma linha de produção onde as unidades de trabalho são movidas por um condutor mecânico e os trabalhadores de certas estações utilizam ferramentas mecânicas para realizar suas tarefas de montagem. Sistemas automatizados: um processo executado por uma máquina sem a participação direta de um trabalhador humano. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 24. 24 Podem ser semiautomatizados (parte do trabalho é feito de forma automática e parte dele por um trabalhador) e totalmente automatizados (operam por longos períodos sem a necessidade de interação humana. Ex: máquinas injetoras). 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção Figura 1.4 Tabela 1.1
  • 25. 25 Sistemas de Apoio à Produção: Servem para operar as instalações de produção de forma eficiente. A empresa deve ser organizada para projetar os processos e equipamentos, planejar e controlar as encomendas a serem produzidas e atender aos requisitos de qualidade do produto. O apoio à produção envolve um ciclo de atividades de processamento de informação, conforme mostrado abaixo. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção Figura 1.5
  • 26. 26 As quatro funções presentes no ciclo de atividades de processamento de informações são descritas a seguir: 1. Funções de negócio são o principal meio de comunicação com o cliente. Envolvem vendas e marketing, previsão de vendas, registro do pedido, compras de insumos, contabilidade de custos e cobrança ao cliente. 2. Projeto do produto envolvem pesquisa e desenvolvimento, engenharia de projetos e oficina de protótipos. 3. Planejamento da manufatura responsabilidade dos departamentos de engenharia de produção e de engenharia industrial. Consiste no planejamento do processo, planejamento da produção, planejamento das necessidades de materiais (material requirements planning MRP) e planejamento da capacidade. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 27. 27 4. Controle da produção estão incluídas as funções de controle do chão da fábrica, controle do estoque e controle da qualidade. 1.1.2. Automação em Sistemas de Produção Os elementos automatizados do sistema de produção podem ser separados em duas categorias: 1. Automação dos sistemas de produção da fábrica. 2. Controle computadorizado dos sistemas de apoio à produção. As duas categorias se sobrepõem, já que os sistemas de apoio à produção são conectados aos sistemas de produção da fábrica. O termo manufatura assistida por computador é utilizado para indicar o amplo uso de computadores nos sistemas de produção. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 28. 28 As duas categorias são apresentadas na figura 1.6. Sistemas de Produção Automatizados: Operam na fábrica sobre o produto físico. São denominados automatizados porque executam suas operações com um nível reduzido de participação humana se comparado ao processo manual equivalente. Exemplos: - Máquinas-ferramenta automatizadas que processam peças. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção Figura 1.6
  • 29. 29 - Linhas de transferência que executam uma série de operações de usinagem. - Sistemas de montagem automatizados. - Sistemas de produção que utilizam robôs industriais para executar operações de processamento ou montagem. - Sistemas para tratamento e armazenamento automático de materiais que integram operações de produção. - Sistemas de inspeção automática para controle de qualidade. Os sistemas automatizados podem ser de três tipos: 1. Automação rígida. 2. Automação programável. 3. Automação flexível. A posição relativa dos três tipos de automação para diferentes volumes e variedades de produtos é mostrada na figura a seguir. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 30. 30 1. Automação rígida: é um sistema de produção no qual a sequência das operações de processamento (ou montagem) é definida pela configuração do equipamento. Algumas características: - Adequada para altas quantidades de produção (produção em massa); - Alto investimento inicial em equipamentos com engenharia personalizada; - Altas taxas de produção; 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção Figura 1.7
  • 31. 31 - Relativamente inflexível na acomodação de uma variedade de produtos. Exemplos: - Linha transfer de montagem e as máquinas de montagem automatizadas. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção Figura 1.8 Linha transfer de montagem. Fonte: http://www.fluipressmaquinas.com.br/
  • 32. 32 2. Automação programável: é um sistema de produção projetado com a capacidade de modificar a sequência de operações de modo a acomodar diferentes configurações de produtos. Algumas características: - Alto investimento em equipamentos de propósito geral; - Baixas taxas de produção se comparada a automação rígida; - Flexibilidade para lidar com variações e alterações na configuração do produto; - Mais adequado para a produção em lote; - A configuração física da máquina deve ser alterada e o sistema reprogramado entre trabalhos (lotes). Exemplos: - Máquinas-ferramenta numericamente controladas (CN), robôs industriais e controladores lógicos programáveis (CLPs). 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 33. 33 3. Automação flexível: é uma extensão da automação programável na qual o sistema é capaz de trocar de um trabalho para o próximo sem perda de tempo entre eles. Algumas características: - Alto investimento em um sistema com engenharia personalizada; - Produção contínua de um conjunto variado de produtos; - Taxas médias de produção; - Flexibilidade para lidar com variações no projeto do produto. Exemplo: - Sistemas flexíveis de manufatura (FMS). 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 34. 34 Sistemas Computadorizados de Apoio à Produção: Possuem como objetivos: - Reduzir o volume de esforço manual e burocrático nas etapas de projeto do produto, planejamento e controle da produção e nas funções de negócio da empresa; - Integrar o projeto auxiliado por computador (computer-aided design CAD) e a manufatura auxiliada por computador (computer-aided manufacturing CAM) em CAD/CAM CIM. A manufatura integrada por computador (CIM) envolve atividades de processamento de informações que proveem os dados e o conhecimento necessários à fabricação bem- sucedida do produto. Razões para a Automação: 1. Aumentar a produtividade (produção maior por hora de trabalho); 2. Reduzir os custos do trabalho (substituir seres humanos por máquinas); 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 35. 35 3. Minimizar os efeitos da falta de trabalhadores, devido à diminuição de mão de obra qualificada em países desenvolvidos; 4. Reduzir ou eliminar as rotinas manuais e das tarefas administrativas (a automação de tais tarefas aumenta o nível geral das condições de trabalho); 5. Aumentar a segurança do trabalhador; 6. Melhorar a qualidade do produto (menor variação se comparado a um processo manual); 7. Reduzir o tempo de produção, assim como o estoque de materiais em processo; 8. Realizar processos que não podem ser executados manualmente (por exemplo: fabricação de circuitos integrados, processos de prototipagem rápida com base em modelos gráficos computadorizados CAD e execução de superfícies complexas). 9. Evitar o alto custo da não automação (os benefícios da automação geralmente surgem de maneiras inesperadas e intangíveis, tais como na melhoria de qualidade, no aumento das vendas, em melhores relações de trabalho e na melhoria da imagem da empresa). 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 36. 36 1.1.3. Trabalho Manual nos Sistemas de Produção Existe lugar para o trabalho manual nos sistemas de produção modernos? A resposta é SIM! Mesmo em um sistema de produção altamente automatizado, os seres humanos continuam a ser componente necessário do empreendimento de produção. O trabalho manual se aplica em dois aspectos: Trabalho manual nas operações das fábricas. Trabalho nos sistemas de apoio à produção. Trabalho manual nas operações das fábricas: A tendência de longo prazo é o uso cada vez maior de sistemas automatizados para substituir o trabalho manual. Sendo assim, quando então o trabalho manual é justificado? - Em alguns países o valor da hora de trabalho é muito baixo (China, Índia, México, etc.) de maneira que a automação não pode ser justificada; - A tarefa é tecnologicamente muito difícil de ser automatizada, sendo necessário manter o trabalho manual; 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 37. 37 - O ciclo de vida do produto é curto, não sendo viável economicamente fazer a automação; - O produto é customizado, com características exclusivas, exigindo assim a flexibilidade humana; - A demanda passa por altos e baixos tal que, se a produção diminuir, o custo deve ser agregado ao produto final; - É preciso reduzir o risco de falhas no produto, pois ao se lançar um produto novo no mercado, a empresa nunca sabe ao certo se terá sucesso. - A empresa não possui capital suficiente para investir em automação. Trabalho manual nos sistemas de apoio à produção: O trabalho manual é útil em situações como: - Existe a necessidade de criatividade para realizar uma tarefa, tal como o uso de projetistas para desenhar usando um sistema CAD; - Sistemas de planejamento de processos auxiliados por computador são usados por engenheiros de produção no planejamento dos métodos e do percurso de produção; 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 38. 38 Mesmo que todos os sistemas de produção da fábrica sejam automatizados, ainda será necessário que os seguintes tipos de trabalho sejam executados: - Manutenção de equipamentos; - Programação e operação de computadores; - Trabalho de engenharia de projetos; - Gerenciamento da fábrica. 1.1.4. Princípios e Estratégias da Automação Observamos no tópico anterior que nem sempre é necessário usar a automação para uma determinada situação de produção. Sendo assim, que abordagens podemos usar para fazer essa análise? Neste estudo, vamos analisar três estratégias: O princípio USA. Dez estratégias para automação e melhoria dos processos. Estratégia de migração para a automação. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 39. 39 O princípio USA: Consiste em (1) compreender (do inglês, understand) o processo existente; (2) simplificar (do inglês, simplify) o processo e; (3) automatizar (do inglês, automate) o processo. (1) Compreender o processo existente: - Análise de entradas e saídas do processo; - Análise da cadeia de valor; - Uso de ferramentas como o diagrama operacional e o diagrama de fluxo do processo para encontrar pontos fortes e pontos fracos do processo; - Uso de modelos matemáticos para identificar as variáveis relevantes do produto. (2) Simplificar o processo: - Verificar a real necessidade de cada etapa do processo, visando reduzir passos e movimentações desnecessárias. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 40. 40 (3) Automatizar o processo: - Uso das dez estratégias para automação e melhoria de processos e estratégia de migração para a automação, descritas a seguir. Dez estratégias para a automação e melhoria dos processos: Se, ao seguirmos o princípio USA, identificarmos que a automação realmente é necessária para aumentar a produtividade, a qualidade ou qualquer outra medida de desempenho, podemos usar as dez estratégias abaixo como um mapa na busca por essas melhorias. 1. Especialização das operações: uso de equipamentos projetados especificamente para a execução de uma única operação com a maior eficiência possível. 2. Operações combinadas: uma mesma máquina é responsável por mais de uma operação, reduzindo assim o número de máquinas necessárias. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 41. 41 3. Operações simultâneas: duas ou mais operações de processamento (ou montagem) são executadas simultaneamente sobre a mesma peça, o que reduz o tempo total de processamento. 4. Integração das operações: envolve a ligação de diferentes estações de trabalho em um único mecanismo integrado, utilizando dispositivos automatizados para tratamento do trabalho na transferência das peças entre as estações. 5. Aumento da flexibilidade: usa conceitos de manufatura flexível visando a redução do tempo de programação e configuração da máquina de produção (setup). 6. Melhoria na armazenagem e manuseio de materiais: uso de sistemas automatizados de tratamento e armazenamento de materiais. 7. Inspeção on-line: efetua correções no processo à medida que ele é realizado, evitando inspecionar somente quando o processo termina, reduzindo assim o descarte (scrap). 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 42. 42 8. Otimização e controle do processo: inclui uma vasta variedade de esquemas de controle cujo objetivo é operar os processos individuais e os equipamentos associados de maneira mais eficiente (disciplina de CSP Controle e Simulação de Processos 5ª fase). 9. Controle das operações de fábrica: busca gerenciar e coordenar as operações agregadas na fábrica de maneira mais eficiente. 10. Manufatura integrada por computador (CIM): integração das operações da fábrica com a engenharia de projetos e as funções de negócio da empresa. Envolve o uso extensivo de aplicações computacionais, bancos de dados e redes de computadores em toda a fábrica. Estratégia de migração para a automação: Uma estratégia de migração típica consiste na seguintes fases: 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 43. 43 Fase 1: Produção manual Células únicas tripuladas trabalhando independentemente. Vantagens: ferramentas que podem ser feitas rapidamente e a um baixo custo. Fase 2: Produção automatizada Células únicas automatizadas operando independentemente. Usadas na medida que a demanda de produção cresce e a automação pode ser justificada. Fase 3: Produção automatizada integrada Sistema automatizado multiestação com operações em série e transferência automatizada das unidades de trabalho entre estações. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 44. 44 Esta estratégia é ilustrada na figura 1.9. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção Figura 1.9
  • 45. 45 1.1.5. Organização deste Estudo Este capítulo ofereceu uma visão geral dos sistemas de produção e de como a automação e a produção integrada por computadores são utilizadas nestes sistemas. Vimos que as pessoas são necessárias na produção mesmo quando os sistemas são extremamente automatizados. Este estudo é dividido em quatro partes: Esta primeira parte que analisamos, mostrou uma visão geral da produção. A segunda parte é voltada à discussão acerca das tecnologias automatizadas, com seus detalhes técnicos. A terceira parte aborda tecnologias de tratamento de materiais utilizadas em fábricas e depósitos. Por fim, a quarta parte preocupa-se com a integração das tecnologias de automação e de tratamento de materiais aos sistemas de produção. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção
  • 46. 46 A figura a seguir mostra uma visão geral das partes abordadas neste estudo e seus relacionamentos. 1.1. Introdução aos Sistemas de Produção Figura 1.10
  • 47. 47 GROOVER, M. P. Automação Industrial e Sistemas de Manufatura. 3ª ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 2010. BOLTON, W. Mecatrônica Uma abordagem multidisciplinar. 4ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2010. ROSÁRIO, J. M. Princípios de Mecatrônica. 1ª ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 2005. Bibliografia