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 SPMI Sistema Produtivo de Manufatura Integrada10 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.
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.
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
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
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
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
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?
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
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
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
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
Automação Rígida
x
Automação Flexível
Automação rígida
Tipo de automação com configurações de equipamentos específicos para atender a objetivos limitados (Ex.: Linhas Transfer)
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 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 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
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
Elementos de Automação da
Manufatura
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
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)
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
Sistema Flexível de Manufatura Peças Produtos Acabados Carga Descarga Controle Central (DNC) Terminal CNC CNC Ferramentas Esteira Pallet 26
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
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
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.
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
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
Formas de Comunicação
Avançada
Electronic data interchange (EDI)
Internet
Wireless communications
Teleconferências
Códigos de Barras
Realidade Virtual
Etc.
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
Movimentação e Armazenagem
Automatizadas
Esteiras
AGVs (Automated guided vehicle)
Sistemas de estocagem automática
(AS/RS)
Etc.
Robótica
Manipuladores programáveis
Seguem caminhos específicos
Substituem seres humanos em
tarefas
em ambientes hostis
de longa duração
em que se necessita consistência e resistência
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
