UN IVE RSI DAD E FEDERAL DE SANTA CATARINA
CU RSO DE POS-GRAD UACA O EM ENG ENH A R I A MECANICA
DE SEN V O L V I M E N T O DE SISTEMA CAD/CAM PARA COR TE T ERM Q-Q UIM ICO DE CH APAS EM INDUSTRIAS M E T A L - M E C A N I C A S .
DI SSE RTA CAO S UBM ETI DA A U N I V E RSI DAD E FE DERAL DE SANTA CA TAR INA PARA A O B T E N C A O DO GRAU DE MES T R E EM ENGENHARIA MECANICA
LUIZ MARCIO SPINOSA
LUIZ MARCIO SPINOSA
ESTA DISSERTAÇÃO FOI JULGADA ADEQUADA PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE
M E S T R E EM E N G E N H A R I A
ESPECIALIDADE ENGENHARIA MECÂNICA, ÁREA DE CONCENTRAÇÃO EM
FABRICAÇÃO, APROVADO EM SUA FORMA FINAL PELO CURSO DE
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MÉCÃNICA.
Dedico
à Deus e
ABREVIAT URA S
RESUMO
ABSTRACT
1 - Introd uçã o ... ... 1
2 - Pr e p a r a ç ã o de Dados para Corte T e r m o - Q u i m i c o ... 5
2.1 - Co pia d o r e s Acionados Manualmente ... . 6
2.2 - C o p i ad ore s Acionados Mecanicamente ... .. 6
2.3 - Si st e m a Opt ico-Pantográfico ... 7
2.4 - C o m a n d o Numérico ... ... ... . . 11
2.4.1 - Programação Direta no CNC ... 12
2.4.2 - Programação Manual Assistida ... 12
2.4.4 - Com ent ári os Ad ici o n a i s ... 14
2.5 - CA D/ C A M ... ... 16
2.5.1 - Sistemas Genéricos ... . 16
2.5.2 - Sistemas E specíficos ao Processo ... 20
2.5.3 - Sis temas Es pecíficos à Má qui na ... . 24
2.5.4 - P ro ble mát ica do Nesting ... 26
3 - A Pro p o s t a Tec n o l ó g i c a do Sistema SAPRO ... 28
3.1 - Introd uçã o ... ... 28
3.1.1 - 0 M e r c a d o Nacional ... ... 29
3.1.2 - A P olí tic a Nacional de De sen volvimento te c n o l ó g i c ò . . . ... ... 29
3.1.3 - R e l a ç ã o U n i v e r s i d a d e - E m p r e s a ... 30
3.2 ^ A pr oposta S APR O ... . 31
3.2.1 - C o m p a r a ç ã o da Pr opo sta SAPRO com Outros Si stemas ... ... . ... 32
3.3 - Si tua ç ã o Atual ... ... . .. 35
3.3.1 - Setor de Projetos ... 36
3 , 4 . 1 - Proposta de Correção ... . 46
4 - Modelo Conceituál ... . . . ... 48
4 . 1 - A c om put açã o Gráf i c a ... ... . . . ... 49
4.2 - Identificação do Modelo SAPRO ... ... 50
4.2.1 - Módulo SPDF (Desenho) ,,, ,... . .. 54
4.2.2 - Módulo SPDL (Definição de Lotes) ... 58
4. 2.3 - Módulo SPEN- (Encaixe) ... . . ... 61
4. 2.4 - Módulo SPSC (Seqüência de Corte) ... 65
4.2.5 - Módulo SPNC (Programação N C )... . 67
4.2.6 - Módulo SPSP (Suporte O p e r a c i o n a l ) . . ... 71
4.2.7 - Módulo SPES (Estatística) ... ... 73
4.2.8 - Módulo SPCE (Controle de E s t o q u e ) ... 76
4.3 - Pro j e t o de Arquivos ... ... 79
5 - C o n c l u s ã o ... ... 81
5,2 - T rab a l h o s Futuros ... . ... . .. 86
BI BLIOGRAFIA . ... ... . . ... 87
ANEXOS . ... . ... ... ... ... . 93
Anexo 1 : R e f e r ên ci as Con cei tua is ... ... 94
1.1 - CAM (Computer. Ai ded Manufacturing) ... . 95
1.1.1 - Programação NC . ... . ... 96
1 . 1 . 2 - APT/EXAPT ... ... ... 97
1.2 - CAD (Computer Aided Design) ... 100
: t . 2 . f - INTERAPT . . . ______ . . . .... ... 102
1 .3 - Base de Dâdos . .. . . ... ... 106
Anexo 2 : Re cur s o s Disponíveis ... 109
2.1 - So ftware SAPRO ... ... .... ... . 110
2.1.1 - System y ..,.. ... 111
2.1.2 - Linguagem C ... ... . ... 112
■ ' . ' ^ . ' 2.1.3 - Environ V ... ... 113
2.1.4 - Bi bl iotecas I/O e Math ... . 114
2.2.3 - Menubui 1 der ... . 1 1 6 , 2.2.4 - Make ... ... ... 116 - 3.3 - Hardware ... ... . 117 3.3.1 - W o r k s t a t i o n Interpro 32 ... 118 3.3.2 - A uto cut ... . .... 121 A n e x d 3 : Erisaios ... 127 3.1 - Módulo SPpF (Desenho) _____ _ • • • ... . . . ---- 128 3.2 - Módulo SPDL (Definição de L o t e s ) ... 152
3.3 - Módulo SPEN (Encaixe) ... ... 153
3.4 - M ódulo SPSC (Seqüência de Corte) ... . 158
3 .5 Módulo SPNC ( P r o g r a m a ç ã o N C ) ... . . . ... 1 62 3.6 - Módulo SPSP (Suporte O p e r a c i o n a l ) . . ... 165
G L O S S Á R I O
guia - modelo que define as características geométricas da peça a ser cortada.
1'cone - símbolo gráfico que têm por função representar al gum a
ação òu elemento. .
interati vo - modo de processamento em que, uma vez iniciada a execução de uiti programa, o usuário tem alguma liberdade de alterar ou definir o fluxo de execução.
kerf - r e p r e s e n t a uma distância de com pen saç ão que o centro da ferramenta déve ter em relação à geo metria real da peça durante o processo de corte. 0 valor dó kérf depende de dados tecnológicos do processo (diâmetro do bico do maçarico, distância entre o bico e a chapá, etc).
ne s t i n g - representa o arranjo de um co njunto de peças sobre uma área, de forma a ocuparem o menor espaço possível, resultando num maior aproveitamento desta área.
n e s t i n g automático - nesting realizado pelo computador sem intervenção do operador (usuário).
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ne s t i n g interativo - nestiing realizado pelo usuário, que indica a posição de cada peça sobre a chapa a ser cortada.
vo ltáicq entre a chapa e a ferramenta.
orimitiva - e lem ent o geométrico, composto por retas e arcos, ut ili zad o para construir ou tra geo met ria mais complexa.
template - m o d e l o ésc alo nad o ou não de uma peça, preparado m i s t u r a n d o - s e duas técnicas: conto rno e silhueta.
A B R E V I A T U R A S
CAD - Co mputer Ai d e d Design (Projeto com A uxi lio de Computador).
CAd - C o m p u t e r Aided drafting (Desenho com Auxílio de Computador).
CAE - C omp ute r Aided Enginering (Engenharia com Auxilio de Computador).
CAM - C o m p u t e r Aided M a n u f a c t u r i n g (Fabricação com Auxílio de Computador).
C A P P C o m p u t e r Aided P ro c e s s Planning (P lanejamento do ProCesso com A uxílio de Computador). •
CIM - C omp u t e r integrat ed Manufacturing (Integração com Au xíl io de C o m p u t á d o r e s ).
CNC - C o m p u t e r Numerical Control (Comando N umé ric o Co mputadorizado).
SAPRO, de sen vol vid o em con vênio com a empresa White M art ins Soldagens. O SAPRO tem como obje tiv o o d ese nho e encaixe de peças planares, bem como gerar os recursos nec ess ári os para c ond u ç ã o de uma máquina de corte control ada numericamente, a b r a n g e n d o os processos de oxi-corte e plasma.
Inicialmente são apr e s e n t a d a s as atuais formas de preparação de dados. P o s t e r i o r m e n t e , é a p r e s e nta da a p rop o s t a e o modelo conceituai do sistema SAPRO. Em último c api t u l o são apresentados os resultados à serem obt i d o s com tal proposta, bem
A B S T R A C T
This work presents the SAPRO C AD/CAM system, develop ed to White Martins S o l d a g e n s enterprise. The SAPRO is a c omp let e stand-alone system for the design and nesting of flat template parts and the p r e p a r ati on of o utput to d n v e numeri cal ly- controlled cutting equipment. The SAPRO has been applied to cutting with flame and plasma machines.
Firstly, a brief discussion about methodologies for data preparation is given. The conceptual part presents a d escr ipt ion of S A P R O ’s model, f oll owe d by the results and pers pec tiv es futures.
Aided Manufacturing, ou Projeto com A uxilio de Computadores/ Fabricaç ão com Auxilio de Computadores. Tipicamente um sistema CA D/C AM envolve computadores nos proc essos de man ufa t u r a de produtos para melhorar a produtividade, diferen cia ndo -se dos demais s is temas informatizados por armazenarem, recuperarem e m a n i p u l a r e m grande volume de informações gráficas [UNI90] [PA084], Interagindo com um sistema CAD/CAM, um eng enh e i r o pode desenvolver projetos detalhados de produtos, ao invés da utilizaç ão do convencional método de pr anc h e t a e grafite, Uma vez satisfei to com o projeto, o usuário pode gerar programas que conduzi rão má qui nas CNC para a m a n u f a t u r a do produto.
o be nef ici o mais claro dos s ist ema s C A D / C A M , sem dúvida alguma, é aumentar a produtividade da engenharia, principalmente no que se refere as tarefas de planejamento, programação e ope ração da produção. Este aumento pode ser constatado já no primeir o ano de aquisição de um sistema, numa proporção ti picamente 2 para 1 . Pode-se consid era r que a média de aumento fica em torno de 3 ou 4 para 1, e em d e t e r m i n a d a s aplicações, com c o m p l e t o : d omínio do sistema, podem ser con s t a t a d o s aumentos na proporç ão de até 20 para 1 [UNI90]. Pela f igu ra 1.1 podem ser v e r i fi cad os alguns dos benefícios que levam a estas proporções.
AUMENTO DÂ PRODUTIVIDADE
Os sis te m as CAD/CAW te m sido resposonveis p o r u m a d rástico
m elho ria em ctividades de e n g e n h a ria . As m a is im p o rta n te s são: —Desenho; ^
—D o c u m e n ta c o o —P ro je to
—E s tim a tiv a s
—P ro c e s e o m o n to d e pedidos —Fobriçqçqo
MELHOR GERENCIAMENTO E CONTROLE
Os sisterp as C A D /C A M te m co n trib u fd o p a ra m a t e r c o n s is te n te s in fo rm a ç õ e s rele v a n te s ao c o n tro le e g e re n c ia m e n to das a tiv id a des p ro du tivas, tqis com o:
—Dadoa da e n g e n h a ria
—Dados de distrlbuiçôio da en g e n h a ria —Dados de p ro je to s
—Produpòío d e scheduling —E s tim a tiv a s
—P ro c e s s a m e n to de ordens de servipo
BENEFlCiOS INTANGÍVEIS
M uitos dos beneffcios que os s is te m a s C A D /C A M p ro m o vem soo diffcêis de q u a n tific a r, c o n tu d o eles c o n trib u e m de fo rm a m u lto real p ara o sucesso da te c n o lo g ia . Og m a is im p o rta n te s benefT—
cios soò: ^
—P a d ro n lz a ç o o dos g rá fic o s —P a d ro n lza ç o o dos m é to d o s
—A lta q u a lid a d e g rd fic a dos desenhos . —D im inuiçSo da vu n erab ilid ad e o erros
— Ra'pidas re s p o s ta s
—D e sen vo lvim en to profissional —F a to r m o ra l positivo
sistemas CAD/CAM, ainda é na realizaç ão de tarefas de drafting e na geração do Programa NC [TEI85].
Tais caracter íst ic as e p ers pect iva s dos sistemas CAD/CAM, levaram a empresa White M artins Sol dag ens a encomendar ao Grucon, o desenvolvimento de um si ste ma CAD /CA M para corte t ermo-químico de chapas na indústria metal-mécânica,
0 presente texto, c umpre o o b j e t i v o de apresentar as razões e justificativas que levaram a este desenvolvimento, denomina do S A P R O ^ , bem como apres ent ar os r esultados obtidos.
Para tal, este material está o r g a n i z a d o da Seguintes forma:
No segundo capít ulo são levantadas as principais formas de preparação de informações para corte de chapas pelos processos em questão. Em relevância, são c itados os principais s ist ema s CAD/CAM disponíveis no mercado.
No terceiro ca pít ulo a p r e s e n t a - s e a proposta do presente trabalho, ou seja, o s i s t e m a SAPRO. Neste capítulo também é feita uma comparação com os sis t e m a s C AD/ CAM descritos no ca pít ulo anterior, de forma a serem c o n s t a t a d a s as possíveis con tribuições
^ - Será apresent ada a versão do SAPRO para o equipa men to Interpro 32. Deve-se ressa lta r que, existe uma outra versão do siStema com as mesmas c a r a c t e r í s t i c a s para equipamentos PC-AT.
do SAPRO.
No quarto capitulo a p r e sen ta- se o modelo conceituai do SAPRO, através de esquemas lógicos-funcionais simplificados dos seus principais processos.
Finalmente, no quinto cap itu lo encontram-se as principais co ncl u s õ e s e resultados deste desenvolvimento, bem como sào f e i t a s sugestões para novos trabalhos.
Com o objetivo de c om p l e m e n t a r os capítulos acima citados, no final deste material en c o n t r a - s e um conjunto de anexos com as s e gui n t e s funções:
No anexo 1 cita-se a referência teórica que subsidiou o d e s e n v o l v i m e n t o do SAPRO.
No anexo 2 sào a p r e s ent ado s os recursos necessários ao d e s e n v o l v i m e n t o do SAPRO, bem como o seu ambiente de execuçào.
No anexo 3 é apresentado um en saio mostrando os principais recursos do SAPRO. Para tais ensaios, tomaram-se exemplos reais e c o m p r o b a t ó r i o s da p o ■ >ncial idade do' sistema.
par tic u l a r m e n t e no que se refere ao corte de chapas, requer uma grande v a r i e d a d e de m á q u i n a s de corte t erm o-q uim ico com c a r a c t e r1 sticas especificas. Consequentemente, as f ormas de
al ime nta ção de dados, para corte de peças nestas máquinas, v a r i a m desde sol uções mais sim ple s e baratas envolvendo, por exemplo, preparação m a n u a l , passando por sistemas óp t i c o s - p a n t o g r á f i c o s e por comando numérico, até chegar aos sistemas mais avançados, que geralmente usam recursos gráficos interativos, dentre os quais pode-se citar p r i n c i p a l m e n t e os Sistemas CAD/CAM.
Esta sec ção descreve sumari ame nte cada uma destas formas, em seu est ado da arte, na tentativa de melhor elucidar, em
capitulo posterior, as possíveis contribuições deste trabalho.
2.1 - C O P I A D O R E S A C I O N A D O S MANUALMENTE
A forma mais simples de alimentação das máquinas de corte, pode ser v i a b i l i z a d a pela utilização da própria peça como guia. Tal peça pode ser contornada manualmente com auxílio de um disposi tiv o m e c â n i c o copiador, o qual transmite os m o v i m e n t o s diretame nte para a ferramenta de çorte sobre a chapa. P erc eb e - s e que, tal m é t o d o é recomendado para lotes pequenos com peças simples [HIR011. Contudo^, cpm ó aparecim ent o dos s ist e m a s co ntrolados a u t o m a t i b a m e n t e que se m ost ram mais precisos e me n o s dispendiosos, este m é t o d o foi quase que totalmente substituído.
2.2 - C O P I A D O R E S A C I O N A D O S MECANICAMENTE
Num s e g u n d o grupo estão as máquinas de corte com c a r a c t e r i s t i c a de ser em pequenas e estacionárias^. Tais m á q u i n a s são eq uip ada s co m um dispositivo mecânico, que percorre o
^ - M á q u i n a s que possuem uma mesa de corte fixa, onde é c olocada a chapa, sobre a qual deverá atuar as f e r r a men tas de corte. Para a t u a ç ã o destas ferramentas existe um conjunto m ín i m o de a cionadores para realizar os deslocamentos.
confiabilidade, ao baixo custo e à boa qualidade de reprodução no caso de grandes lotes de peças [HIR01]. Contudo, a c o n f e c ç ã o e o armazen ame nto das guias sào dispendiosos, requer end o uma análise mais detalhada da relação custo beneficio em f unção do volume de peças à serem produzidas.
Uma d e s v a n t a g e m deste método é a i m p o ssi bil ida de de realizar o nes tin g das peças para melhor a p r o v e i t a m e n t o da chapa. O u t r a desvantagem, r efe re-se a falta de um s is t e m a de coordenadas, o que inv iab ili za a utilização de a c e s s ó r i o s que de pen dem de tal recurso.
2.3 - SISTEMA O P T I C O - P A N T O G R A F I C O
A inv enção do s i s t e m a de contorno f o t o - e l é t r i c o teve um ef eit o rev olu cio nár io para as máquinas de corte. Tal método possibilitou, en t r e o u t r a s coisas, aumentar a gama de ap lic a ç õ e s atendidas pelas m áqu ina s de corte [WEI84] [MES01]. Este mé tod o veio preencher uma lacuna dos métodos anteriores, p r i n c i p a l m e n t e onde se c a r a c t e r i z a v a m lotes pequenos e médios f orm ado s por peças grandes [HIR01].
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Os planos de corte representam um dos elementos essenc iai s neste método, constando deles os elementos de guia que, por serem apenas um modelo geométrico plano dos contornos da peça, sào mais fáceis de confeccionar e de menor custo que nos métodos anteriores. Existem duas formas básicas para c o n f e cçà o destes modelos: por s i 1hueta o u .por contorno. Na primeira u tili z a - s e uma reprodução, escalonada ou nào, de cada peça a ser c o r t a d a em material de cor clara e de boa resistência. Tais silhuetas, assim preparadas, sào colocadas posteriormente sobre um f undo de cor escura. Pela forma de contorno, as peças sào de s e n h a d a s com linhas apres ent and o e spe ssura entre 0,4 à í mm, em material de cor clara. A maneira que têm-se mostrado mais e f i c i e n t e para co nfe cçà o do plano de corte é unir estas duas formas. Uma peça
representada desta fôrma é referenciada por template.
Al gumas c ara cterísticas deste método, que r e p r e sent am maior relevância neste trabalho, sào:
. Talvez a maior van tagem esteja na p o s s i b i l i d a d e de realizar o nesting. Numa produção típica p odé-se o b s e r v a r uma redução de 5 % nas perdas pela p o s s i b i l i d a d e de
ne sti ng [HIR01].
. Uma característica do nesting é a possibilidade de prever a existênc ia de pontes entre as peças. Estas pontes c u mpr em a funçào de tornar o corte contínuo e di s t r i b u i r melhor o calor sobre a área de corte para evitar
Na maioria das a pli caç ões de corte de chapas, o t ama nho das peças impede a uti liz açã o de escala 1:1 na co nfe c ç ã o dos planos de corte. Tai impossibilidade de ve-se à dificuldade de se manter tolerâncias a cei táv eis no desenho das peças, por mét o d o s Convencionais, qu ando estes ul t r a p a s s a m as dimensõés a proximadas de 1m por 2m. Geralmente os planos de corte são elaborados nas e sca las
1:5 ou 1:10 òom pr ecisão de mais ou menos 0,1 mm, não sendo raros õs cásos de ut i l i z a ç ã o de escalas da o r d e m de 1:100. Tais re du ç õ e s ob jet i v a m facilitar o t r a n s p o r t e e ár m a z e nam ent o dos ^pianos de corte. Contudo, to rn a - s e fácil perceber que, um erro dimensional no plano de corte será am pli ado p r o p o r c i o n a l m e n t e à escala utilizada, refletindo na p r e c i s ã o das peças produzidas.
Outra p r e o c u p a ç ã o adicional com os planos de corte refere-se à s u s c e p t i b i l i d a d e dos mesmos âs con diç ões ambientais, como umidade e var ia ç õ e s de temperatura. Tais deformações pod em variar entre 0,7 mm à 1,0 mm para cada
1,5 -m, para uma d ife ren ça de temper atu ra de 20 G. à 25 C [HIR01]. O t r a n s p o r t e dos p lanos de corte e t e m p l a t e s também devem receber um cui dad o adicional para evitar danos ou sujeiras.
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Outra grande dificuldade deste método está na co nsi der açã o do kerf. Na prática, o kerf não é utilizado neste método por se tornar uma fonte de erros. Tal atitude é jus tif ica da pela dificuldade de se obter as informações necessárias para uma correta definição do kerf, à saber: se as geometrias são internas ou externas e se õ sentido de corte é horário o.u anti-horário. Para contornar este problema, os planos de corte sào p reparados çô nsi der and o-s e esta tolerância.
A qualidade' final de corte e s t á intimámente ligada a qualidade dos desenhos dos templátes, sendo necess ári o um rígido controle dos mé todos e padrões na elabor açã o dos mesmos.
M uitas res ponsabilidades na utilização das máquinas de corte com copiador óp tic o - p a n t o g r á f i c o são deixadas para o operador. Tal de p e n d ê n c i a pode influenciar diretamente a efi ci ênc ia da prõduçào [B A T 8 9 ]. .
A mu d a n ç a freqüente dos planos de corte é os ajustes constan tes do dispositivo de corte, p rovocam uma perda de tempo considerável, ainda mais considerando que durante este tempo a máquina para de cortar [BAT89].
2.4 - COMANDO NUMÉRICO
Muitas das desvan tag ens dos processos a nte ri o r e s sào evitadas com a utilizaçào d a . tecno! ogi a CNC. Na fi gur a 2.1 sào apresentados os principais métodos de obt ençào da Programa ção relevantes ao corte de chapas. O texto na seq üê n c i a descreve melhor estas formas de obtenção.
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2.4.1 P R O G R A MAÇ AO DIRETA NÓ CNC.
Existe uma tendência cada vez m aio r deste método devido à po s s i b ili dad e de programação paralela (não necessitando a parada da máquina) e dos CNCs cada vez mais sofisticados em termos de recursos de visualização, que sào acoplados diretamente ao co nsole da máquina. Contudo, tal p ro g r a m a ç ã o é aconselhável para peças simples, necessitando dé um ope r a d o r bem qualificado que co nhe ça os códigos especificos de cada CNC [ROZ89].
2.4.2 - PRO G R A M A Ç A O MANUAL ASSISTIDA.
Por este método, os programas são introduzidos na máq uin a de com and o numérico pór dispositivos tais como; leitora de Fita, interfa ces pa dro niz ada s ( pri ncipalmente RS232), unidades p ort á t e i s de tr an s f e r ê n c i a de informações, outros. Para agilizar o pr oce sso de e l a b or açã o dos Programas, podem ser utilizados si st e m a s com put aci ona is baseados na t e c n o l o g i a MDI (Manual Data Input). A p r o g r ama ção MDI traz uma série de recursos de pr o g r a m a ç ã o que, entre outras coisas, permité a programação dir et a de um con ju nto de operações pelo uso de ciclos fixos ou m a c r o - i n s t r u ç õ e s [ Q U E 8 3 ] . Tais recursos são especialmente ad equ ado s na ela bo r a ç ã o do nesting, na d efi niç ão do kerf. e outros requisitos tecnológicos.
Outra forma bem s uce did a é a utilização de ed ito res próprios, os quais per mit em d i g i t a ç ã o de programas, v e r i f i c a ç ã o de sintaxe e semântica, s i m u l a ç ã o gráfica e ainda ap o i a m os cálculos matemáticos, respon sáv eis por aproximamente 60% do tempo de preparação em peças de média d i f i c u l d a d e [FÉR84] tQUE16], Como exemplo destes recursos pode-se citar principalmente o Q u i k p a r t fornecido pela K TÇ/USA [MTG01]. 0 Quikpart possui funções próprias para t r a t ame nto do p roc ess o de corte de chapas.
2.4.3 - p r o g r a m a ç ã o A U X I L I A D A POR COMPUTADOR.
Este mét odo pode ser c o n s i d e r a d o o mais tradicional. Tão antigo quanto as máq u i n a s NC, ne ste mé tod o o programador uti liz a uma linguagem de p r o g r a m a ç ã o de alto nivel, tipo APT, que possui comandos para def in i ç ã o da g e o m e t r i a das peças e da t raj et ó r i a das ferramentas, bem como outras f u n ç õ e s auxiliares para co ntr ole de dados tecnológicos. A v a n t a g e m deste método é a p o s s i b i l i d a d e de se obter apenas um programa neu tro por péça mesmo que esta seja fabricada em m á q u i n a s e C o m a n d o s Numéricos diferentes. Um exemplo si gnif ic ati vo pode ser o b s e r v a d o em [KRA87], que trata da utilização da linguagem EXAPT a p l i c a d a esp eci ficamente ao corte de chapas, inserida num c o n t e x t o CIM (Computer Integrated Manufacturing) [HIR89] [BEE84] [KOR86].
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2.4.4 - C O M E N T Á R I O S A DIC ION AIS
Al gum as caract erí sti cas adicionais dos métodos baseados em Comando Numérico, valem ser ressaltadas.
. Uma das princi pai s vantagens das máquinas comandadas numeric ame nte é a racionalização e otimização de suas operações. Alguns dos tempos de ajustes indispensáveis no m é t o d o ópt ic o - p a n t o g r á f i c o sào aqui eliminados [BAT89J;
. A precisão de uma máquina comandada numericamente é muito s u perior c o m p â r a n d o - s e com os métódos antes abordados, ' r efl eti ndo d i r e t am ente num melhor acabamento do produto;
. A s va riações a mb ien tais são bem menos importantes nestes métodos. Os planos de corte e os templatés são
co mpl e t a m e n t e eliminados; .
. Devido à car act erí sti ca de programação do Comando Numérico, os problemas críticos decorrentes das mudanças de es c a l a das geometrias desaparecem totalmente;
. A e f i c i ê n c i a de todo o processo, devido ao usò de Comando Numérico, aumenta entre 10 à 15 % comparando-se com os m é to dos já apresen tad os [HIR01];
A p esa r da benéfica influência do Comando Numérico no processo de corte de chapas, alguns problemas ainda ocorrem.
0 tempo gasto, bem como o custo envolvido, no c i c l o Pr ogramação / Elaboração do Pro grama NC / Try-out são altos e dispendiosos. Este ciclo caracteriza um dos pontos mais críticos do pro cesso de fabricação. Os erros na p r o g r ama ção são frequentes, fazendo com que al ém de muito tempo envolvido tenha-se o gasto com os materiais pará os testes que dev em ser feitos di ret ame nte na máquina;
Grande parte da responsabilidade de produção no m é t o d o ó p t i c o - p a n t o g r á f i c o ficava com o operador da máquina. Aqui parte desta responsabilidade é transferida para o
progr.amador NC; . . . ^
O b ser va- se que o tempo dis pen did o durante a p r e p a r a ç ã o do programa NÒ torna-se muito representativo, uma vez que a oti miz a ç ã o do tempo du rante o corte pro p r i a m e n t e dito, é mais difícil de ser ob t i d a [BAT89].
2.5 - CA D/CAM
Uma maior agi liz açã o das etapas de Projeto e F a b r i c a ç ã o reflete s a t i s f ato ria men te no tempo de passag em do produto pela em presa e, consequentemente, na rápida d isp onibilidade para c o mer cia liz açã o do mesmo, principalmente no caso de haver uma
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grande rotatividade de tais produtos, A tecnologia dos sistemas CAD/CAM, possib ili tan do esta agilização, mostra-se fortemente indicada para aumento da e fici ê n c i a d estas duas etapas.
Os sis temas gráficos interat ivo s aplicados ao corte de chàpâs, que foram anâíisádòs durante ô presente trabalho, podem
ser cl assificados em três grupos: Genéricos, Específicos ao
Processo e Específicos às Máquinas. '
2.5.1 - SI STEMAS GENÉRICOS
Os sistemas Genéricos f o r a m assim designados por represen tar em um conjunto de sol u ç õ e s que não foram desenvolvidas c om fins esp e c í f i c o s para corte de chapas. Tais sistemas têm sua ap lic açã o vol tad a para diversas t ar e f a s relacionadas às áreas de e n g e nh ari a de projeto e f a b r i c a ç ã o mecânica. Os sistemas G e néricos a n a l i s a d o s neste t rab â l h o e s t ã o relacionados na tabela 2.1.
NOME ORIGEM EQUIPAMENTO OBSERVACOES medusa anc m icroshop oir m u ltitre e ve m ultíca pp autocad d ra fix cad pos—processadores p rim e /u s o p rim e /u s a p rim e /u s a p rim e /u sG p rim e /u s a p rim e /u s a c u to d e s k /u s a fo re s ig h t/u s d vcnas sun.decvcx cadd statio n sun.decvcx c c d d s ta tio n sun.cecvax c c d d s ta tio n sun.decvüx c c d d s ta tio n sun.decvax ca d d statio n sun.decvax CGudstction p c - a t p c—at varies 1 program o para d o b ra m en to 2 gera re lo to r io s . financeiros ■ I 3 c la ssifica d o r de fam ílias y 4 co d ifica d o r de pecas 5 planejador do processo
Tabela 2.1 - Relação dos principais sistemas Gen éricos possíveis de s ere m Utiliz ado s para corte de, chapas [PRI01]
[F O R Ó 1 ] [AUT01J. . ^
Os s ist ema s G ené ric os representam a solução mais imediata dos usuários de máq uinas para corte de chapas. Èstes sistemas são c a r a ct erí sti cos de usuários que tenham iniciado a automação da produção com a a qui siç ão de um sistema CAD, e depois, m oti v a d o pelas expectativas, adquiriu ou encomendou um sistema específico. Para adequação destes sistemas às necessidades do corte de chapas, sào co nfe c c i o n a d a s interfaces que basicamente interpretam os arquivos g e o m é t ric os gerados pelo CAD e geram o programa NC. A forma mais si mples e conhe cid a destas interfaces são os Pós- processadores . .
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As principais c ara cte r i s t i c a s dos sistemas Genéricos, relevantes a este trabalho, são citadas na seqüência.
. Os sistemas Gé nér ico s ap resentam-se superdimensionados para as necessi dad es do corte de chapas, principalmente no que se refere aos recursos do CAD;
, Dentre os três grupos analisados, os sistemas Genéricos mostram-se de maior custo de aquisição devido a dois fatores principais: ex ist ênc ia de um maior conjunto de recursos do CAD e custo adicional para d esen volvimento de um p ó s - p r o c e s s a d o r ;
. Devido ao ob jet ivo dos sistemas Ge nér ico s em atender ao maior número de apl ica çõe s possíveis, sua eficiên cia mu itas vezéSv é m enor que a dos demais grupos. Tal queda de eficiência pode ser explicada, principalmente, pela necessidade do us uário ter de responder à um conjunto maior de q uestões durante o process o interativo, para direcionar suas at ivi dad es específicas;
. Nos sistemas Gen ér i c o s há dificuld ade s em se utilizar dados tec nol ógi cos do pro cesso de corte termo- químico. Dentre estes, p òde m ser citados; tempo de pré- aquecime nto da ferramenta, kerf, continuidade entre geometrias, etc;
, me rca do nacional sào de o rigem estrangeira. Tal fato, d i fic u l t a a assistê nci a técnica ao software, p r i n c ipa lme nte quando tais softwares devem ser adequados para atender uma ap licação específica como corte de c h a p a s .
No que se refere ao tre ina men to dos usuários, alguns pontos devem ser analisados.
. A o r i g e m est ran gei ra destes sistemas pode dificu lta r o tr e i n a m e n t o dos usuários sob dois aspectos: comandos, m e n s a g e n s e manuais escritos em^ língua diferen te do Po rtâguês e locomoção dos usuários até o local de treinamento, quando não houver representante nacional;
. 0 tr e i n a m e n t o recebido pelos técnicos são, na m aio ria das vezes, referentes ao s recursos do sistema, havendo uma de f i c i ê n c i a em identificar os recursos que podem ser úteis ao pro cessso de corte de chapas;
A l gum as c a r a c ter ís tic as específ ica s de alguns dos sistemas a p res en tado s na tabela 2.1 valem ser levantadas.
. Os sistemas c o m p l em ent are s oferecidos pela Prime/USA, fo rma m uma interessante configuração de apoio às ativida des de corte das chapas. 0 sistema Mi cro s h o p traz co nsigo um conceito de auxílio às atividades de gerência, em it i n d o relatórios financeiros, extimativas de çustos e
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pr inc ipa lme nte viabilizando a comunicação com um s ist ema tipo BOM (Bill of Material). Os sistemas OIR M u l t i t ree ve II, Mul tig r o u p II e MultiCAPP p o s s ib ilit am re spe ctivamente a codificação, classificação em famílias e a s s i s tên cia ao planejamento do processo, po ssi bil ita ndo a utiliza ção dos conceitos GT (Group Technology).
2.5.2 - S ISTEMAS ESPECIFICOS AO PROCESSO
0 segundo grupo de sistemas analisados, os Especificos ao Processo, r epr ese nta m os sistemas, desenvolvidos para at ender diretamente aos requisitos do processo de corte de chapas. Geralmente estes sistemas controlam processos tais como: corte por o x i - c o m b u s t ã o , plasma ou laser e marcação por instrumentos pneumáticos (p u n c i o n a d o r e s ), químicos (óxido de zinco) ou laser. Estes sistemas repre sen tam atualmente as melhores perspectivas do setor.
As suas principa is características podem ser verifica das na tabela 2.2 e nós comentários que se seguem.
. Nestes si stemas os conceitos tecnológicos estão colocados de forma explicita, facilitando sua utilização. Sua ef ici ênc ia pode ser colocada como intermediária entre o terceiro grupo e o primeiro;
. Como o ob je tiv o destes sistemas é de resolver problemas e s p e c ifi cos do corte de chapas, eles ferem menos as diretrizes e estratégias o r g a n iz aci ona is das empresas, fa cil ita ndo sua adaptação no processo produtivo e f u n c i o n a l ;
. Co ntr ári o aos sistemas Genéricos, o treinamento dos sistemas especificos, torna-se mais objetivo uma vez que todos os recursos estudados são voltados para o corte de chapas. Contudo, ainda pe rma nec em os outros problemas de cor ren tes da orig.em estrangei ra dos mesmos;
. Uma c a r a c ter íst ica importante destes sistemas, refere-se à me lhor possibilidade de mod ela r o ambiente CAD/CAM conforme a necessidade do usuário. Tal mo delagem é viável pela mod u l a r i z a ç ã o dos program as e consequ ent eme nte das ativida des ligadas ao processo. P.ex.: pela tabela 2.2 pode ser verificado que o usuário pode optar pelo •Quiknest e VSP, ou Pronest e VSP, ou somente o VSP, além de o utr as possibilidades. Q u a n d o tais combinações ocorrem entre programas de dife re n t e s fornecedores, são of ere cid os programas de c o m u n ica ção que obedecem padrões tais como: DXF e IGES.
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NOME ORIGEM EQUIPAMENTO
aitus 500/500m p a rts II plus quikcam quiknest vsp nrrNn#ac:t r’ ---b a ckp io t venus co rte venus nesting ca m sco com m and
nippon sanso
ja p a p
shop data sys usa m tc / usa m tc / usa m tc / usa m tc / usa m tc / usa inforrnöticG t s c esponha in fo rm á tic o tec espanha
cam sco / usa
propno p c—a t p c - a t , p s2 p c - a t , ps2 p c—at, ps2 p c - a t , ps2 p c—c t p c—a t p ro p rio
1 gero inform ocoes a d m in istra tiva s 2iinguagem própria para modeio,gem 3 in te fa ce a d o r dxf. fo r,c a d -l 4-sim ulador nc
Tabela 2-2 - R e l a ç ã o dos pr^incipais sistemas Específi cos ao Pr oce s s o di s p o n í v e i s para corte de c h a p a s [BR083] [M T C 0 1 ] [8H001] [NIP01] [LAN01] [CAMOi] [KUV88] CLAU88] [MER88].
Algumas c a r a c t e r í s t i c a s p a r t i c u l a r e s de alguns dos sistemas ap res ent ado s na t abela 2.2 devem ser consideradas.
. Além das atividades mostradas, o si stema Camsco Co mmand of ere ce a opção de d e f i n i ç ã o da ge ometria das peças através de uma mesa digitalizadora. Esta opção torna-se muito atrae nte quando o u s u á r i o deseja uma forma mais cô m o d a para a entrada de p e ç a s já existentes. Deve-se sa lie nta r que, a mesa d i g i t a l i z a d o r a possui uma pre cisão menor que a of ere cid a pelos recursos gráficos. O si stema Ca msc o também oferece a p o s s i b i l i d a d e de gerar um ar quivo
tipO: APT CLFILE (CLDATA), f a c i l i t a n d o o d ese nvolvimento ou a integra çào com os p ó s - p r o c e s s a d o r e s .
Alguns dos sistemas apresentados, mais particularmente os m o d e l ado res geométricos, a r m a i e n a m as peças projeta das di ret ame nte através de com a n d o s NC. Tal situaçào é conveni ent e quando se deseja que a peça seja cortada sem ser e n c a i x a d a com outras peças. O u t r a situação favorável a este tipo de r e p r e s e n t a ç ã o , ocorre quando a g e o m e t r i a da peça é simples e o ne sti ng pode ser r eal izado d i ret am ent e pelo ope rador da m á q u i n a durante o p r o c e s s o de corte. Contudo, tal s i t u a ç à o geralmente resulta em
• ' ■• . - • • • . . . . . Cl
a p r o v eit ame nto s inferiores se compa,rados aos n e s t i n g s realizados cóm a u x i 1 io de c o m p u t a d o r . 0 armazenamento das peças na sintaxe dos comand os NC, à nivel de mod e l a d o r e s geométricos, pode ainda trazer perda dè eficiênc ia de cálculos computacionais. Isto se justifica por o ut r a s formas de representação g e o m é t r i c a mais adequadas e pelo uso de técnicas de C o m p u t a ç ã o Gráfica.
O s ist ema Parts II Plus, possui um módulo adicional d e nom ina do Remanant T racking com a função de re sgatar possiveis sobras de chapas, que poderão ser utiliza das para corte de outros nestings. Este mesmo c onc eit o é observa do no sistema Cut In II [ C U T 8 8 ] , mesmo s endo sua a pl ica ção direcion ada para corté em guilhotinas.
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O s i s t e m a Venus Corte possibilita gerar instruções na s i ntaxe e na semântica da Linguagem APT. De tal fato d e corre a vantagem do usuário ter mais um recurso para a l t e r a ç ã o d a ’ geometria da peça ou da trajetória da f e r r a m e n t a de corte. Contudo, a utilização de tal recurso pode p romover uma inconsistência entre a geo metria criada pelos recursos gráficos interativos e a que realmente será c o r t a d a da chapa.
2.5.3 - \ S I S T E M A S ESPECIFICOS A MA QUI NA
0 t e r c e i r o grupo de sistemas, denominado de Especificos à Máquina, são geralmente d e s e n v olvi dos pelos forneced ore s de máquinas de corte de chapas ou pelos fabricantes dos comandos numéricos que tais máquinas utilizam. Estes sistemas pos sue m como c a r a c ter ist ica principal atender às necessidades especi fic as da máquina no qUe se refere aos seus recursos e processos de corte envolvidos.
y
' M
W/
NOME ORIGEM EQUIPAMENTO w
p ro g ra m m ie rp la tz bibo ^
alem anha’ p c -^a i X X X especifico parc ibh m inim o dus
i—te c l- t e c / usa p c - c t X X X X — especifico parc
l- t e c
linde union carbide
use p c —a t x X X X lindeespecifico para
design m a s te r cad burny / usa p c —a t X X X especifico para
com andos b u rn y
p la te m a s te r 2 b u m y / usa p c - a t X X X especifico para
com andos b u rn y
Tabela 2,3 - Re laç ão dos Sistemas Específicos à M á q u i n a mais comuns [BUR01] [LTE01] [OPE86J [LIN01],
Aqui cabem ser feitas as seguintes considerações;
. Co mparando-se com os demais grupos, os sis temas Específicos à Má q u i n a são os que ap res ent am melhor eficiência, devido ao seu potencial de resolução direta dos problemas envolv ido s no corte de chapas na má q u i n a em questão;
, Uma caract erí sti ca muito relevante deste grupo é a possibilidade de comunic açã o com outros sistemas, via interfaces de comunicação, Se tal característica não for observada, corre-se o risco de isolar o sistema,
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grau de automação futura; ;
Para usuários que tenham necessidade de aqu isi ção de um sistema que atenda não só ao còrte de chapas, estes sistemas são os menos adequados devido as suas caracteristicas de especificidade;
Se houver necessidade de troca de fornecedor da máq u i n a de corte, o sistema que a atende deverá p r o v a ve lme nte ser trocado, o que nào ocorre com os grupos ant eri o r e s que geralmente são apenas adaptados; ,
Pela natureza est ran gei ra destes sistemas, v ale m as observações feitas para os grupos anteriores, qu a n t o ao treinam ent o e assistência técnica;
2.5.4 - A PROBLEMATICA DO NESTING
Apesar do nesting automático representar um forte apelo comercial, a sua real utilização fica melhor j u s t i f i c a d a conside ran do- se alguns parâmetros:
. Após a aquisição de um si stema CAD/CAM o ga r g a l o da produção deixa de ser a eta pa de Preparação e passa para a Fabricação. Nestes casos não se justifica a u t i l i z a ç ã o de um nesting automático, que reduziria ainda mais o
tempo de Preparação sem r edu zir o tempo total da Produção.
Mesmo que o tempo gasto na e x e c u ç ã o de um encaixe por um sistema de nesting a u t o m á t i c o seja inferior ao tempo gasto pelo interativo, a p rá t i c a tem demonstrado que o aproveitamento obtido pelo segundo ainda, na maioria dos casos, é melhor.
A maioria dös sistemas que o f e r e c e m o nesting automático n ecessitam também do ne sting interativo para arranjos finais.
•'i ■
Devido a alta c o m p l e x i d a d e dos programas para n esting automático, existe uma e x i g ê n c i a maior dos e quipamentos quanto á maior v e l o c i d a d e de processamento e disponibilidade de memória.
2 8
3 - A P R O P O S T A T E C N O L Ó G I C A D Ò S I S T E M A S A P R O
3.1 - INTRODUÇÃO
Para melhor en tender a pr opo sta e os obj et i v o s deste trabalho, faz-se necess ári o c onhe cer antes, alguns fatores que levaram á e laboração do mesmo. Estes fatores são, ná verdade, uma seqüência de a c o n t en ci men tos que podem ser explicados a n a l i s a n d o a situação do Mercado Nacional, a Política de D e s e n v o l v i m e n t o Tecnológico, e a Relação Universidade-Empresa.
A indústria m e t a l - m e c â n i c a nacional dispòe atualmente de aproxim ada men te 820 má qu i n a s de corte de chapas, por processos termò-químicos. A al i m e n t a ç ã o destas máquinas ocorre mais significativamente, por três métodos nas seguintes proporções^:
. õ p t i c o - p a n t o g r á f i c o (98 %);
. Comando Numér ico C o m p u tad ori zad o (1 %);
. Sistemas C AD/CAM (1 %);
Vale ressaltar que tais sistehias CAD/ÇAM possuem a c a r a c t e r1stica p r e d o mi nan te de serem Genéricos e com isto,
trazerem as d es van tag ens já citadas em capitulo anterior.
Ac redi ta -se que este q uadro proporcional a pre sen tad o pelo Mercado Nacional atual, sofreu diretamente a influência da antiga politica nacional para de sen v o l v i m e n t o tecnológico.
3.1.2 - A POL ITI CA NA CIO NAL DE DESENVO LVI MEN TO TE C N O L Ó G I C O
Embora, nos dias de hoje, exista uma tendência de abertura das frontei ras brasileiras para entrada de produtos estrangeiros.
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a po lítica de desenv olv ime nto tecnológ ico no Brasil, há algum tempo atrás, se pautava pela necess ida de de reduzir as importações, buscando soluções nacionais para resolver problemas da indústria brasileira, mesmo que já e xis ti s s e m tais soluções no exterior. Esta política provocou um de fas ame nto tecnológico da
indústria^ nacional, que não podia dispor das soluções mais avançadas, à menos que apresentasse provas de que tais soluções não pos suiam sim ilaridade nacional.
Em contrapartida, esta mesma política provocou uma a p r o x ima ção Universidade-Empresa, até certo ponto inédita, na busca d e v s o luç ões alternativas.
3.1.3 - R E L A Ç Ã O UN IVE RSI DAD É-E MPR ÊSA
Um e x e m p l o desta aproximação oco r r e u entre o Grucon e a e m p r e s a Whitê Mar tin s Soldagens (WMS). O Grucon já possuía um h i s t ór ico no de s e n v o l v i m e n t o de um s i s t e m a CAD/CAM, notadamente vo lt a d o para indústria do ves tuário [SPI89]. Muitas das ca r a c t e r í s t i c a s de tal sistema, e n c o n t r a v a m uma aplicação semelhan te na indústria metal-mecânica.
A WMS promovia, ao mesmo tempo, o des envolvimento de uma fa m í l i a de equipamentos, denominados AutoCut, voltada para corte de chapas [WHI01]. Tais equipamentos u t i l i z a m um comando numérico
nacional com ca r a c t e r í s t i c a s adequadas para co ntr ola r o pr oce s s o termo-químico. Estes desenv olv ime nto s levaram a WMS à d ire cio nar esforços no s entido de oferecer, junto com as máquinas Autocut, uma ferramenta adequada de programação NC. A WMS ver ificou ta m b é m a necessidade de perfeito do mínio da tec nol o g i a desta ferramenta, uma vez que, s e r i a m necessár ias freqüentes alterações, já que as suas máquinas e n c o n t r a v a m - s e em constante est ado de evolução.
Como resultado da união Grucon / WMS, deu-se início a busca de uma solução, na te nta t i v a de melhor suprir o M e r c a d o Nacional, no que se refere á al i m e n t a ç ã o de m áqu i n a s para corte de chapas. Este esforço conjunto, resultou no p rojeto SA PRO d e s c r i t o na seguência.
3.2 - A PROPOSTA SAPRO
O presente t r a b a l h o visa o d e s e n v o l v i m e n t o de um S i s t e m a Gráfico Interativo, ou sis tem a CAD/CAM, d e n o m i n a d o S A P R O vs CHAPAS (Sistema de A poi o á Produção versão Corte de C h a p a s ).
As principais d ire tr i z e s que regem este p roj eto são:
. Possibilitar às indústrias n aci onais do setor metal- mecânico, ac ess o às tecnolog ias CA D/C AM para c o r t e de chapas, a c r e d i t a n d o - s e com isto, ate nder a uma
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considerável faixa de empresas do Mercado Nacional carentes de tais- tecnologias;
. ■ j ■ . '
. Atender de imediato as necessidades das máquinas Autocut, mais e specificamente, o controle dos processos
Oxi-' ' ■ r ■
corte, Plasma, íMarcaçào por Oxido dé Zinco e Marcação Pneumát ica (ou Puncionadeira);
. Oferecer uma solução com desempenho e qualidade adequados, para fazer frente à concor rên cia com os sistemas e s t r a n g e i r o s .
, Para me l h o r ent e n d e r as principais, características do si s t e m a proposto, n ada mais conveniente que compará-lo com os sistemas descri tos no capitulo anterior.
3.2.1 - C O M P A R A Ç A O DA PR OPOSTA SAPRO COM O UTR OS SISTEMAS
Para c o n c e p ç ã o do SAPRO, tomou-se como premissa principal assimilar as p r i n c i p a i s vantagens dos Siètemas já existentes, c o m p l eme nta ndo -o c om recursos adicionais.
• Devido á n e c e s s i d a d e de atendiménto imediato aos requisitos das máquinas Autocut, o SAPRO foi concebido inicialmente obedecen do as c a r a c t e r í s t i c a s dos Sistemas Específicos à Máquina. Tal abordagem garantirá:
. Alt a 'eficiência na resolução dos problemas especificos das m á q u i n a s Autocut.
Para c o n t o r n a r as deficiências já abordadas dos Sistemas Especificos à Máquina, o SAPRO foi posteriormente direcionado para a c o n c e p ç ã o dos Sistemas Especificos ao Processo, anexando- se ao mesmo, as seguintes vantagens:
. Ins erç ão de conceitos tecnológicos referentes ao processo de corte termo-quimico, favorece ndo assim, a adaptação do SAPRO ao processo produtivo e funcional das empresas;
...Devido as caracteristicas de modularização dos Sistemas
■ . . f' - .
E s p e c í f i c o s ao Processo, o SAPRO poderá oferecer maior f a c i l i d a d e de adequaçào às necessidades do usuário;
. Uma vez que os recursos referentes ao processo de corte são explicitados, o treinamento dos usuários se tornará mais e f i c i e n t e e objetivo.
A l ém das caracteristicas acima apresentadas, o SAPRO cóngrega ain da as seguintes vantagens, devido a seu d e s e n v o l v i m e n t o nacional:
. M a i o r facilidade na manutenção do mesmo, principalmente no que s.e refere à adequação de requisitos específicos das empresas;
3 4
. Documentações, principalmente manuais, em língua portuguesa, derrubando uma possível barreira dos usu ári os em potencial (técnicos e operadores de máquinas N C );
Algumas caracteristicas especificas do SAPRO, que o difere dos demais Sistemas, também devem ser citadas:
. Ob s e r v â n c i a à Tecnologia de Grupo oriunda dos si st e m a s Genéricos, Tal conceito estará presente em vários mód ulo s do sistema;
. 0 SAPRO possui recursos que gerarào e s t a t i s t i c a s k r e f e r e n t e s aos processos envolvidos, a u x i l i a n d o o
ac omp a n h a m e n t o financeiro e administrativo da produção;
, . Um dos módulos do SAPRO ofere cer á recursos para co nt r o l e de est oqu es e otimização de seleção de chapas para o corte, bem como aproveitamento de sobras;
. 0 SA PRO possui um módulo que facilitará o c o n t r o l e dos recursos oferecidos pelo e qui pam ent o onde o s i s t e m a reside. Para controle destes recursos uti 1 izar-se-^à uma interface gráfica que liberará o usuário do c o n h e c i m e n t o prévio do sistema operacional para realizar ta refas secundárias, necessárias ao bom f unc i o n a m e n t o do ' sistemas, tais como: liberação de espaço de memória,
co n f i g u r a ç ã o de periféricos, cópias de s e g u r a n ç a e outros.
: Para melhor detalhar a a b r a n g ênc ia deste trabalho e en tender os aspectos mais práticos, a pres ent a-s e na sequência a situação atual e a situação proposta pelo SAPRO.
3.3 - SITUAÇÃO ATUAL
Procurando analisar a s itua ção verificada na prática, d e s e n vol ver am- se registros^ das op era ç õ e s envolvidas com máquinas de corte. Tais registros levaram a dois resultados. 0 primeiro,
refere-se às m áquinas equipadas com c opi a d o r óptico-pantográfico, o segundo refere-se à uma m áqu i n a com um CNC acoplado.
A situação encontrada, nestes dois estudos pode ser resumida pelo fluxo mostrado na fi gur a 3.1 e descrita no texto que se segue.
37
obtida após pesquisas de mercado e pe squ i s a s ; de tendências, feitas por e specialistas geralmente da área de marketing da empresa.
ii) Des en volvimento dos Projetos Técnico-Mecânicos (item B
da fi gura 3.1 ) ;
Estes projetos são obtidos valenoo-se da u t i l i z a ç ã o de pranchetas, do trabalho de técnicos em des enh o e da supervisão de engenhe iro s mecânicos. C on s t a m destes projetos um det al hame nto geométrico e informações complementares dos componentes (peças) do produto.
i i i ) Análise de Custos (item C da figura 3.1)
Para concr eti zaç ão desta e tapa é fundamental o c o n h e c i m e n t o de determinados dados de cada peça, a saber: área, perímetro, a p r o vei tam ent o individual^, material, outros. Baseando-se nesses dados pode^sé obter es t i m a t i v a s de custos do produto. Se este custo se mostrar pouco atrativo, os projetos p assam por um refinamento, retornando a fase anterior, onde os mesmos são alteradós até que o b t e n h a m a aprovação, resultando no d esenho definitivo das peças.
2 - proporção entre a área da peça e a menor figura quadrilàtera que circunsc rev e a peça.
iv ) Pedidos para Manufatura das Peças (item D da figura 3.1)
Aqui i se fo rmaliza o fim da fase de projetos, sendo emitido, então, um pedido referente a um lote de peças para 6 sétor de fabricação, seg ui n d o anexo os projetos técnico-mecânicos. Para a formação dest e Lote existe um es tud o que visa otimizar e agilizar o corte das peças em função de outros produtos que a e m p r e s a já possui, ou seja; to rn a - s e comum uma chapa ser u t i l i z a d a para dela se cortar peças de produtos diferentes.
3.3.2 - SE TOR DE FABRICAÇAO
v) C o n f e c ç ã o de Modelos em Escala (item E da figura 3.1)
0 pr ime iro passo no setor de f a b r i c a ç ã o é criar gabaritos em e sc a l a s geralmente 1:1 ou 1:10, utilizan do- se poliéster ap r o p r i a d o para este fim. Estes g a b a r ito s são usados como e l e m e n t o s de guia para o si st e m a copiador óptico- pantográfi c o .
vi) Encaixe (item F da figura 3.1)
Nesta etapa define-se o plano de corte à partir de uma ch apa preestabelecida. Neste plano apresenta-se a
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distribuição des eja da p a r a as peças na chapa selecionada, ou seja, o nesting. Isto se faz necessár io para que se tenha o melhor a p r o v e i t a m e n t o possível da m a t é r i a - p r i m a . Notou-se que esta e t a p a fica mu ita s vezes por conta do próprio operador da m á q u i n a de corte.
vii) Preparação da M á q u i n a (item G1 da figura 3.1)
Uma vez fornecidos ao o p e r a d o r da m áqu i n a o plano de corte e os gabaritos de poliéster, sào execut ada s uma série de atividades p r e p a r a t ó r i a s : 0 op era dor solicita ao almoxarifado a chapa designada, p osi c i o n a a chapa na mesa
'x .
x • . • • ■ ■
de corte, distribui os g a b a r i t o s um a um na mesa de*cópia, de acordo com a d e f i n i ç ã o do p l a n o de corte, posiciona o copiador e maçarico s e g u n d o d i s t â n c i a p ree stabelécida e, finalmente, executa os p r o c e d i m e n t o s de ajuste de pressião e regulagem do m aça ric o de corte.
viii) Produção das Peç as (item H1 da figura 3.1)
Efetiva-se a pro duç ão e p r o m o v e - s e a retirada das peças cortadas e o a r m a z e n a m e n t o do plano de corte é dos gabaritos. 0 co rreto a r m a z e n a m e n t o dos gabaritos ga ran te sua reutilização futura, s e n d o por isso de grande importância tal cuidado.
ix) Programação NC (item G2 da f i g u r a 3.1)
envolvidos, d ete rmi nam -se os requisitos para o processo de fa bri c a ç ã o na máq u i n a CNC, ou seja: define-se a trajetória das ferramen tas e o controle de dispositivos adicionais. Esta etapa é ’ exe cut ada por pessoal especializado com formaçã o p r i n c ipa lme nte em Programação NC. Geralmente estes e s p e ci ali sta s ut ilizam algumas ferramentas computacionais para edi ção e s imu laç ão de seus programas.
x) G er a ç ã o da Fita NC (item H2 da figura 3.1)
Gera-se a Pr ogr ama ção NC, em meio legível pelo CNC, através de sis temas computacionais, ou digita-se em equipam ent o
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ap rop r i a d o esta programação. forma mais usual de tr an s f e r ê n c i a do pro gra ma é através da fita NC, uma vez que a m a i o r i a dos CNCs e stã o equipados com leitoras adequadas.
x i ) T ry - o u t (item Í2 da fi gura 3.1)
Esta et apa do pro c e s s o representa um teste da programação, co loc and o-s e em f unc i o n a m e n t o o equipamento de oxi-corte com a fita NC gerada anteriormente. Ob se r v a n d o - s e a oc o r r ê n c i a de erros, retorna-se a fase de programação NC para as devidas alterações, resultando na geração da Fita NC defi nitiva.
xii) Produção das Peças (item J2 da figura 3.1) '
Da mé sma forma que para máquinas com copiador óptico- pantográfico, ef e t i v a - s e a produção e promove-se a retirada
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das p eças co rta das e o armazenamento do plano de corte e da fita NC.
3.3.3 - P R I N C I P A I S P ONTOS A SEREM CORRIGIDOS
Co ns t a r a m - s e os seguintes principais problemas:
. Os p r o j e t o s técnico-mecânicos confeccionados em p r a n c h e t a s usuais são passíveis de erros a l é m de x a p r e s e n t a r e m pouca flexibilidade de alteração d e v i d o a
n a t u r e z a dos instrumentos;
. Os d a d o s ci tados na fase de Análise de Custos são ob t i d o s c o m dificuldade e demora. Além do mais, as té cni cas u til iza das para obtenção dos valores to r n a m a an áli se de custos muito vulnerável a erros humanos;
. A C o n f e c ç ã o de Miniaturas bem como o Encaixe o c o r r e m quase que a r t e s a n a l m e n t e , havendo n o r m alm ent e d i f i c u l d a d e s para se conseguir tolerâncias apertadas (já que um e r r o na miniatura é ampliado na peça co rta da em ta m a n h o real) e evitar desperdício do material;
. A u t i l i z a ç ã o de máquinas de corte com c opi a d o r ó p t i c o - p a n t o g r á f i C O depende intensamente do seu operador, re duz ind o a eficiência de seu ciclo de t r a b a l h o
[BAT89].
A mud an ça fre qüe nte de gabarito e os ajustes constantes do d i s p o sit ivo de corte, provocam uma perda de tempo que se sobrepõe ao tempo gasto na execução do corte em si, reduzindo conseque nte men te a produtivjdade [BAT89].
0 tempo gasto, b«m como o custo envolvido, no ciclo Programação / Elaboração Manual do Programa NC / Tr y-out são altos e dispendiosos. Este ciclo caracteriza um dos pontos mais críticos no desenvolvimento do processo de fabricação. Os erros na programação são freqüentes fazendo com que, além de muito tempo envolvido, tenha-se o gasto com os ma teriais para os testes.
Observou -se que o tempo di.spendido para a preparação do processo de fabrica ção é muito representativo (55 %), compara ndo -se ao tempo total de produção [BAT89].
Observou -se que a produção depende muito da e x p e r iên cia de téc nicos e funcionários, tornando possível a existênc ia de perdas de produtividade devido a e scassez de pessoal especializado.
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3.4 - S ITU A Ç Ã O PROPOSTA
A figura 3.2 mostra o ciclo pr odu t i v o com a utilização do Si ste m a s SAPRO proposto.
IDEAUZACAO DE UM PRODUTO
A DESENVOLVIMENTO DOS PROJETOS TECNICO-MECANICOS
B ANAUœ PE CUSTOS ■ Y , C uERNIGAO: 0 0 LOTE . ■ ' ■ D ENCAIXÊ ■ E PROGRAMACAO NC F TRY-OUT C FlTÁ KC DEFINITIVA
H PRODUCAO DAS PECAS
refínamèntc
m â ú ü ín à CNC
refinamento
Figura 3.2 - Es qu ema básico do p r o c e s s o de corte de ch a p a s m e t á l i c a s pela ut ili zaç ão do SAPRO.
i) Des env o l v i m e n t o do Projeto T é c n i c o - M e c â n i c o (item A da figura 3.2)
Nesta etapa o s ist ema oferece c o n d i ç õ e s para que ó usuário, ut il iza ndo -se de recursos gráficos interativos,
possa d e f i n i r a ge ometria das peças, P oder-se-á fornecer, de imediato, val ore s tais como: área, perímetro, a p r o v e i t a m e n t o individual e outros,
ii) A ná l i s e de Custos (item B da figura 3.2)
Como no processo a t u a l , est a etapa é baseada nos valores obtidos na etapa anterior, que promoverá ou nào a a p r o v a ç ã o econômica dos projetos.
iii) De fi n i ç ã o do Lote (item C da figura 3.2)
U t i l i z a n d o as mesmas est rat égi as para formação dos Lotes no pr oce sso convencional, nesta etapa, relacio nar -se -á as peças a serem cortadas at ravés dê um editor apropriado.
iv) Encaixe (item 0 da f igu ra 3.2)
A realiz açã o da etapa de Encaixe poderá ser obtida através de recursos interativos que p o s s i b i l i t e m a di s t r i b u i ç ã o das peças sobre uma chapa de m a t é r i a - p r i m a pr e v i a men te escolhida.
v) S e q u ê n c i a de Corte (item E da fi gur a 3.2)
Def i n i d o o encaixe, o usuário poderá gerar, t amb ém de forma g r áfica interativa, a se quê n c i a de corte das peças. Esta s e quê n c i a poderá ser gerada automaticamente, m i n i m i z a n d o o trajeto da ferramenta e o b s e r v a n d o as p o s s i b i l i d a d e s de
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deformação'^ da chapa.
vi) Programação NC (item P da f igu ra 3.3) •
Uma vez definida a sequência de corte, poder-se -a gerar automaticamente a programação, por comando numérico (NC), através de um sistema computacional apropriado.
vii) Fita NC (item G da figura 3.2)
Uma vez obtida a programação NC poderá ser g e r a d o de imediato a fita NC em equipamento próprio.
viii) Try-out (Item H da figura 3.2)
Este processo ocorre como no processo convencional. No entanto, antes de realizar o Try-out propriamente dito, o usuário poderá realizar uma série de simulações gráficas, onde os erros, quando houver, poderão ser d e t e c t a d o s e eliminados na maioria dos casos. ,
ix) Fita NC ou DNC (item I da f igura 3.2)
Aqui se tem o resultado final das etapas anteriores. A fita NC definitiva será gerada ou, se c o n v i e r às indústrias, poderá ser utilizada a tecnologia DNC^,
^ - causada pela aquecimento ex cessivo da chapa, q u a n d o a ferramenta atua numa mesma região por tempo muito longo.
^ - Esta tecnologia ainda não está disponível no SAPRO, sendo necessário a utilização de um outro sistema a c o p l a d o para efetivar seu uso.
3.4.1 - PROPOSTA DE C O R R E Ç Ã O
Os problemas, õ u t r o r a citados, ser ào corrigidos ou amenizados, dado às ca rac ter íst ica s de um sistema como o proposto, podendo-se, de imediato, relacionar os seguintes benefícios:
. N a fase de De s e n v o l v i m e n t o do Projeto, com a introdução da tecno log ia CAd (Computer Aided Drafting), sub stit ui- se o uso de pr anc het as por recursos mais flexíveis, mais precisos e muito mais rápidos;
. Na' fase de An álise de Custos, c5 r efinamento se m o s t r a r á mais e fi ciente devido, entre outras coisas, à velocidade, à precisão e à f l e x i b i l i d a d e s na ob te n ç ã o e precisão dos , valores envolvidos;
. Na fase de Def ini ção de Lotes não se f ará mais n e c e s s á r i o a anexação dos projetos têcnico-mecânicos, já que o sistema poderá fornecer dispos iti vos de a r m a z e n a m e n t o adequados;
. Na etapa de Encaixe não se fará mais n ece ssá ria a Co nfecção das M ode lo Escalonados, nem a cópia da distribu içã o das peças sobre a chapa;
. 0 ciclo Pro gra maç ão NC / Fita NC / Try-out. que representa uma pa rcela considerável dos maiores p rob l e m a s
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encontra dos no processo de f a b r i c a ç ã o atual, será amenizado. Tais problemas serão pelo menos reduzidos, quando não eliminados, pela at uação de um sistema gráfico interativo. Os erros de p rogr ama ção serão mínimos e o tempo de refinamento será s e n s i vel men te menor, devido às características GO sistema CAM proposto;
Talvez o mais importante dos benefí cio s dos sistemas CAD/CAM, onde o SAPRO se inclui, seja o as pec to organizacional mais c o n s i s ten te e seguro. Esta ca rac ter íst ica advém de qualquer sis t e m a informatizado, por oferecer meios mais rígidos e se guros para contfo le das informações e procedimentos.
4. - M O D E L O C O N C E I T U A L v ^
Neiste ca pit ulo será m o s t r a d a a base conceituai que s uportou o desenvolvi rnento do SAPRO. A ab ord a g e m ocorre de forma superficial , com fun ção principal de apresentar os requisitos funcionais dos p r i n c i p a i s pr oce s s o s que formam o SAPRO. A execução destes p r o c e s s o s está m e l h o r e x p o s t a no anexo 3 na forma de ensaios.
Vale ressaltar que no anexo 2 e n c o n tra -se uma descr içã o dos recursos necessários ao d e s e n v o l v i m e n t o do SAPRO, bem como os recursos necessários à sua execução. Tal d e s c riç ão compree nde principalmente a ver são workstation, uma vez que foi a que precedeu a versão personal computer. Contudo, os conceitos que serão apresentados são vá lidos para ambas as versões.
