Conclusões e Trabalhos Futuros
Uma heurística já foi esboçada e é baseada na resolução do problema residual que surge em problemas de corte e empacotamento.
Um novo modelo, como extensão do modelo prático do Capítulo 3, foi proposto no Capítulo 4, onde são considerados custo e tempo de preparação dependente da seqüência. O objetivo do Capítulo 4 não foi o de estudar um caso prático (embora o modelo possa ser aplicado), mas sim, de propor um modelo um pouco mais complexo aproximando-se mais dos modelos teóricos e, a partir disso, testar os métodos de solução aplicados a vários exemplos, cujos dados foram gerados aleatoriamente em intervalos. Foram desenvolvidos três diferentes métodos de busca em vizinhança. Os resultados foram melhores do que os obtidos pela resolução do problema com um pacote de otimização inteira num tempo computacional bastante inferior.
Em trabalhos futuros, novas heurísticas devem ser testadas (como, por exemplo, algoritmos genéticos) com o intuito de melhorar ainda mais os resultados computacionais.
No Capítulo 5 foi apresentada uma extensão de um estudo de caso numa fundição de médio porte. O modelo estendido considera atraso no atendimento à demanda e custos de preparação. O método de solução consiste, basicamente, em planejar, a partir de um modelo relaxado, as peças que deverão ser feitas em cada período e, posteriormente, programar heuristicamente os fornos, ou seja, encontrar as melhores ligas a serem produzidas em cada período de forma a tentar produzir as peças planejadas.
Um segundo estudo de caso foi feito em uma fundição cativa de grande porte e foi apresentado no Capítulo 6. Um modelo matemático de programação inteira mista foi proposto e resolvido com auxílio de um pacote de otimização inteira. O modelo matemático considera a programação das linhas de moldagem, bem como, a distribuição de capacidade nos fornos. Ao contrário da fundição de pequeno porte estudada no Capítulo 3, neste caso a programação das linhas de moldagem é que “puxa” a programação dos fornos, o que sugere que, à medida que cresce o tamanho da empresa, a programação dos fornos deixa de ser crucial.
Como já foi observado neste trabalho, em muitos casos práticos a resolução de problemas de planejamento e programação da produção que aparecem em empresas pequenas pode ser mais difícil do que em grandes empresas. Isso fica evidente ao comparar os dados da fundição de pequeno porte estudada no Capítulo 3 com os da fundição de grande porte estudada no Capítulo 6. Enquanto na primeira, a carteira de pedidos envolve 26 ligas diferentes que fabricam 403 tipos de itens com pesos que variam entre 1 e 300 kg e com demandas que mudavam a cada dia, na segunda, tem-se apenas duas ligas principais para 27 itens com pesos que variam entre 7 e 22 kg e com uma demanda diária constante durante o mês inteiro. Além disso, a organização dos dados
CAPÍTULO 7:
Conclusões e Trabalhos Futuros
115
na fundição de grande porte era muito melhor, o que permitiu uma comparação dos resultados computacionais obtidos pela resolução do modelo com os resultados obtidos na prática, mostrando que a implantação do modelo implicaria em ganhos efetivos para a empresa.
Futuramente, pretende-se desenvolver um método de solução independente de pacotes de otimização inteira e uma interface gráfica deverá ser desenvolvida.
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Características do Setor de Fundições
Inicialmente, um breve resumo sobre a fabricação de cada tipo de metal é apresentado (fonte: www.infonet.com.br). As fundições podem ser divididas, de forma geral, em ferrosas (ligas à base de ferro e aço que correspondem a mais de 90% da produção de fundidos) e não- ferrosas (ligas à base de alumínio, cobre, zinco, dentre outros metais).
- Fabricação de Aço: os aços, em geral, são classificados em grau, tipo e classe. O grau identifica a faixa de composição química do aço. O tipo identifica o processo de desoxidação utilizado, enquanto que a classe é utilizada para descrever outros atributos, como nível de resistência e acabamento superficial. A designação do grau, tipo e classe utiliza uma letra, número, símbolo ou nome. Existem vários sistemas de designação para os aços, como o SAE (Society of Automotive Engineers), AISI (American Iron and Steel Institute), ASTM (American Society of Testing and Materials) e ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). A normalização unificada vem sendo utilizada com freqüência cada vez maior e é designada pela sigla UNS (Unified Numbering System).
Nos aços-carbono a quantidade de carbono presente no aço define a sua classificação: os de baixo carbono possuem no máximo 0,30% de Carbono; os de médio carbono possuem de 0,30 a 0,60%; e os de alto carbono possuem de 0,60 a 1,00%. Os aços baixo carbono possuem, normalmente, baixas resistência e dureza e altas tenacidade e ductilidade. Além disso, são bastante usináveis e soldáveis e apresentam baixo custo de produção. Estes aços, geralmente, não são tratados termicamente. Entre as suas aplicações típicas estão as chapas automobilísticas, perfis estruturais e placas utilizadas na fabricação de tubos, construção civil, pontes e latas de folhas-de-flandres. Os aços médio carbono possuem uma quantidade de carbono suficiente para a realização de tratamento térmico de têmpera e revenimento. Possuem mais resistência e dureza e menos tenacidade e ductilidade do que os aços baixo carbono. São utilizados em rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinas que necessitam de elevada resistência mecânica e ao desgaste e tenacidade. Os aços alto carbono são os de maior
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resistência e dureza, porém de menor ductilidade entre os aços carbono. São quase sempre utilizados na condição temperada e revenida, possuindo boas características de manutenção e um bom fio de corte. Têm grande aplicação em talhadeiras, folhas de serrote, martelos e facas.
Os aços-inoxidáveis são aqueles que contém um mínimo de 10,5% de cromo como principal elemento de liga. São aços onde não ocorre oxidação em ambientes normais. Alguns aços inoxidáveis possuem mais de 30% de Cromo ou menos de 50% de Ferro. Suas características de resistência são obtidas graças à formação de um óxido protetor que impede o contato do metal base com a atmosfera agressiva. Alguns outros elementos como níquel, molibdênio, cobre, titânio, alumínio, silício, nióbio, nitrogênio e selênio podem ser adicionados para a obtenção de características mecânicas particulares. Os aços inoxidáveis são divididos em cinco famílias: martensíticos, ferríticos, austeníticos, duplex (austenítico e ferrítico) e é possível endurecê-los por precipitação. Entre as aplicações dos aços martensíticos, por exemplo, estão turbinas a vapor, motores a jato e turbinas a gás. Alguns destes aços encontram aplicações, também, como tubulações de vapor, re-aquecedores de geradores a vapor e tubulações superaquecidas utilizadas em refinarias de combustíveis fósseis, cutelaria, peças de válvulas, engrenagens, eixos, cilindros laminadores, instrumentos cirúrgicos e odontológicos, molas e esferas de rolamentos. Os ferríticos encontram aplicações em sistemas de exaustão de automóveis, recipientes de alimentos, trocadores de calor e em tubulações contendo soluções com cloretos e água do mar.
Os aços-ferramenta são utilizados nas operações de corte, formação, afiação e quaisquer outras relacionadas com a modificação de um material para um formato utilizável. Estes aços se caracterizam pela sua elevada dureza e resistência à abrasão associada à boa tenacidade e manutenção das propriedades de resistência mecânica em elevadas temperaturas. Estas características são obtidas com a adição de elevados teores de carbono e ligas, como tungstênio, molibdênio, vanádio, manganês e cromo. Boa parte dos aços-ferramenta é forjada, mas alguns também são fabricados por fundição de precisão. A seleção da matéria-prima para a fabricação dos aços-ferramenta é um fator importante do processo, e a sua seleção costuma ser cuidadosamente realizada, inclusive, na utilização de sucata. Em geral, a fusão dos aços- ferramenta é realizada em quantidades relativamente pequenas nos fornos elétricos, tomando um especial cuidado com as tolerâncias de composição química e homogeneidade do produto final.
Estas particularidades tornam o aço-ferramenta um material de custo mais elevado do que os aços comuns. Os aços-ferramenta são divididos em diferentes tipos de acordo com a sua aplicação e características. Por exemplo: os aços-rápido são utilizados em ferramentas, brocas,